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Aussteller & Produkte POWTECH 2019

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Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM

Fraunhofer-Platz 1

67663 Kaiserslautern

Rheinland-Pfalz

Deutschland

Telefon: +49(0)631.31600-0

Fax: +49(0)631.31600-1099

www.itwm.fraunhofer.de

Kontakt- /Terminanfrage

Halle 4A / 4A-116

Produkte von Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM (4)

LOGO_FLUID – Simulationssoftware für komplexe Fluide

LOGO_GRAIN – Simulation Granularer Massenströme

LOGO_MAVI – Analyse von Granulaten und Partikelsystemen

LOGO_MAVIparticle – Ein Softwarewerkzeug für die Bestimmung von Größen- und Formkenngrößen von Partikeln in 3D Bilddaten

Firmenprofil

Produkte (4)

Hallenplan

Das Fraunhofer ITWM verfolgt das Ziel, Mathematik als Schlüsseltechnologie weiterzuentwickeln, innovative Anstöße zu geben und gemeinsam mit Industriepartnern praktisch umzusetzen.
Nicht nur große Firmen, sondern auch immer mehr kleine und mittelständische Unternehmen setzen Simulationen in den verschiedensten Bereichen ein und profitieren so in puncto Innovation und Qualitätssicherung von Produkten und Prozessen. Das Spektrum der Kunden des Instituts zieht sich dabei über alle Branchen hinweg – vom Fahrzeugbereich und Maschinenbau über Textilindustrie, Mikroelektronik, Computerindustrie bis hin zum Finanzbereich. Die Basis-Bausteine unserer Projekte sind Beratung, Unterstützung bei der Anwendung von Hochleistungsrechnertechnologie und Bereitstellung maßgeschneiderter Softwarelösungen.
Angewandte Mathematik als Motor zum Erfolg
Computersimulationen sind ein unverzichtbares Werkzeug bei der Gestaltung und Optimierung von Produkten und Produktionsprozessen, Dienstleistungen, Kommunikations- sowie Arbeitsprozessen. Virtuelle Modelle ersetzen immer häufiger reale Modelle. Der Mathematik kommt bei der Gestaltung dieser virtuellen Welt eine entscheidende Rolle zu. Der Querschnittscharakter der Mathematik macht sie zu einer »generischen Technologie«. Als Grundlage für den Brückenschlag in die Simulationswelt wird sie zur Schlüsseltechnologie für Computersimulationen, die in nahezu alle Lebensbereiche Einzug gehalten haben.
Auch kleine und mittelständische Unternehmen nutzen zunehmend Simulationssoftware, denn das spart Zeit und Kosten. Das Fraunhofer ITWM unterstützt Unternehmen in diesem Prozess besonders durch Beratung und Rechenleistung. Firmen profitieren am Markt durch den Einsatz von Simulation als Ausweis für Innovation und Qualitätssicherung ihrer Produkte. Die Umsetzung mathematischer Methoden und Technologie in Anwendungsprojekten und ihre Weiterentwicklung in Forschungsprojekten ist der Schwerpunkt des Fraunhofer ITWM. Grundpfeiler sind dabei die klassischen Disziplinen der angewandten Mathematik wie Numerik, Optimierung, Stochastik und Statistik sowie Differentialgleichungen.
Unsere Kernkompetenzen sind

Verarbeitung der aus Experimenten und Beobachtungen gewonnenen Daten
Aufsetzung der mathematischen Modelle
Umsetzung der mathematischen Problemlösungen in numerische Algorithmen
Zusammenfassung von Daten, Modellen und Algorithmen in Simulationsprogrammen
Optimierung von Lösungen in Interaktion mit der Simulation
Visualisierung der Simulationsläufe in Bildern und Grafiken

Einer unserer Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkte beschäftigt sich mit Strömungsproblemen rheologisch komplexer Fluide und die Analyse von physikalischen, komplexen Prozessen, die für industrielle Anwendungen relevant sind.
Unsere Kompetenzen beinhalten dabei das mathematisch-physikalische Modellieren von Materialeigenschaften und industriellen Prozessen sowie die Entwicklung von schnellen, robusten und effizienten numerischen Algorithmen für die Computersimulationen auf den bestimmten Modellen basierend..
Das Fachwissen über die Modellierung solcher Prozesse und deren effektive numerische Lösung wird in der Softwareplatform CoRheoS (Complex Rheology Solver) zusammengefasst, welche validierte und dokumentierte Vor- und Nachbearbeitung anbietet sowie Lösungen für die Softwaremodule GRAIN und FLUID berechnet.
Granulate und deren Verarbeitungsprozesse haben eine hohe wirtschaftliche Bedeutung und sind gleichzeitig ein spannendes Forschungsfeld innerhalb der Simulation komplexer Fluide.
Das ITWM ist Mitglied des Fraunhofer-Verbunds »IuK-Technologie« sowie Gast im Verbund »Werkstoffe, Bauteile – MATERIALS«; die gute Vernetzung innerhalb der FraunhoferGesellschaft dokumentiert aber auch unsere Beteiligung an zahlreichen Allianzen: »Automobilproduktion«, »Batterien«, »Big Data«, »Cloud Computing«, »Leichtbau«, »Numerische Simulation von Produkten, Prozessen«, »Textil«, »Verkehr« und »Vision«.

FLUID – Simulationssoftware für komplexe Fluide

GRAIN – Simulation Granularer Massenströme

Der Complex Rheology GRAIN Solver wurde entwickelt, um den Fluss granularer Materialen (z.B. Sand) zu bearbeiten. Um mit industriellen Problemen arbeiten zu können, müssen zwei konkurrierende Ziele miteinander vereinbart werden:

Die gesamte Spannweite des komplexen, dreidimensionalen Verhaltens von granularen Strömungen muss so realistisch wie möglich reduziert werden.
Die Rechenzeit muss kurz genug sein, damit sie in einem industriellen Umfeld eingesetzt werden kann.

Beide Anforderungen werden in GRAIN erfüllt, indem ein spezielles nichtlineares hydrodynamisches Modell benutzt wird, welches bei uns im Institut entwickelt wurde. Unser zusammengesetztes Modell vereint in sich die Charakteristiken von schnellen, dünnen granularen Strömungen mit Ansätzen der Bodenmechanik dichter, langsamer Strömungen. Es reproduziert bereits bekannte Ergebnisse der granularen Dynamik, wie z.B. Dilatanz, die Existenz von Scherbändern und festkörperähnliches Verhalten.
Dieses Modell und entsprechende numerische Methoden (d.h. verschiedene nichtlineare Finite Volumen Methoden) wurden in GRAIN – einem Modul der CoRheoS Softwareplattform – implementiert. CoRheoS ist dabei in der Lage die gesamte Simulation granularer Strömungen abzudecken, von der Erfassung beliebiger Geometrien bis zur Visualisierung.
Vorteil gegenüber anderen Methoden:
Ein wichtiger Vorteil von GRAIN im Vergleich zu partikel-basierten Methoden wie DEM ist, dass granulare Materialien als Kontinuum behandelt werden. Das ermöglicht die Simulation sowohl von schnellen, dünnen als auch langsamen, dichten granularen Vorgängen mit für die Industrie relevanten Materialvolumina und der realistischen Größe von Partikeln verschiedener Granulate und Puder in einem gewöhnlichen CFD-Umfeld mit ähnlicher Berechnungszeit.
Die Wechselwirkung auf mikroskopischer Ebene von Partikel wird hierbei ein Teil der Kontinuumsmodellierung. Zusätzlich kann die Parallelisierung der CFD Prozesse sehr effektiv erreicht werden und wird intensiv erforscht. Diese Ergebnisse können direkt in GRAIN angewendet werden, um die Simulationszeit weiter zu reduzieren.
Wechselwirkung sich bewegender Bestandteile
Der Anwendungsbereich für GRAIN hat sich im vergangenen Jahr erneut stark durch die Wechselwirkung sich bewegender Bestandteile in granularen Medien vergrößert. Daraufhin wurde ein Industrieprojekt für Mischmaschinen mit schnell bewegenden Bestandteilen erfolgreich beendet, welches auf die anfänglichen Erfolge verschiedener vielversprechender Tests aufgebaut wurde.
Anwendungs- und Projektbeispiele

Simulation von Mischvorgängen und –geräten
Simulation von Rührwerkskugelmühlen
Simulation von Silos

Dienstleistungen:

Dynamische 3d Simulation mit räumlicher Auflösung von
- Prozessen mit granularer Masseströmung
- Zwei- und dreiphasigen luftgetriebenen Prozessen zur Feststoffverarbeitung
- Mechanischbetriebenen Misch- und Fräsmaschinen
Virtuelle Tests des Design, der Hochskalierung, des Flussverhaltens und der Verweilzeitverteilung.
Projektbasierte Zusammenarbeit und wissenschaftliche Beratung für
- Charakterisierung des Materials für die Simulation in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IKTS
- Erweiterungen der Modellierung für kundenspezifische Bedingungen der einzelnen Verfahren,
- Lizensierung, Installation und erstes Laufenlassen der Software vor Ort