Schneller zum passenden Spritzguss-Bauteil

0:000:00

578817
Symbolbild – Bild: ©zyabich/stock.adobe.com

Viele Alltagsgegenstände entstehen im Spritzgussverfahren: Dabei wird geschmolzener Kunststoff in ein Werkzeug eingespritzt. Dieser kühlt dann ab und erstarrt. Bevor ein neues Produkt und damit ein neues Werkzeug entsteht, müssen softwaregestützt unterschiedliche Faktoren geprüft werden: Wo soll der Kunststoff am besten in das Werkzeug gespritzt werden? Wie schnell kühlt sich das Bauteil ab und wie verzieht es sich dabei? Am Centre for Future Production der Universität Augsburg hat das Team um Prof. Dr. Nils Meyer (Professor für Data-driven Product Engineering and Design) klassisch-physikalische sowie KI-gestützte Modelle in einer Software kombiniert, die die nötigen Berechnungen in nur wenigen Sekunden durchführt. Ihr Ansatz ist damit bis zum Faktor 100 schneller als gängige Software.

Genauigkeit vs. Geschwindigkeit

Um die Bedeutung dieser Beschleunigung zu verstehen, muss man sich näher mit den Abläufen im kunststoffverarbeitenden Gewerbe auseinandersetzen. Wenn ein Unternehmen ein neues Bauteil spritzgießen möchte, muss die Machbarkeit geprüft und der Entwurf der Spritzgussform validiert werden. Dies geschieht mit Software, deren Berechnungen auf physikalischen Strömungssimulationen beruhen. Die Ergebnisse sind sehr präzise, jedoch ist der Vorgang rechenintensiv und dauert häufig mehrere Stunden. Gerade im frühen Prozess der Produktentwicklung wäre ein schnelleres und flexibleres Rechenmodell vorteilhaft, um eine Entscheidung treffen zu können.

An dieser Stelle setzen Meyer und sein Team an: „Ein Tool, mit welchem man sekundenschnell viele Möglichkeiten prüfen kann, wo beispielsweise am sinnvollsten eingespritzt werden sollte, kann in Unternehmen wertvolle Ressourcen wie die Arbeitszeit der Mitarbeitenden, Rechenzeit und damit Geld und Energie einsparen. Uns ist es gelungen, den Prozess bis zum Faktor 100 zu beschleunigen“. Die hochgenauen physikalischen Methoden sind für ihn der zweite Schritt, wenn es daran geht, das finale Bauteil zu berechnen.

Dateneffizienz und beliebige Geometrien

Eine große Herausforderung ist der Anspruch, mit dem KI-gestützten Tool beliebige Bauteilgeometrien vorhersagen zu können und gleichzeitig mit möglichst wenigen Daten effizient zu trainieren. Statt dieses Problem mit riesigen Datenmengen anzugehen, hat das Team um Meyer Vorwissen in das dahinterliegende KI-Modell eingebracht. Meyer: „Wir wissen z.B. bereits, dass ein Bereich mit großem Abstand zum Einspritzpunkt später gefüllt wird als einer direkt neben dem Einspritzpunkt. Das müssen wir nicht erst aus Daten lernen.“ So konnte das Modell anhand weniger hundert Beispiele trainiert werden und kann dennoch Vorhersagen für beliebige andere Bauteile treffen.

Nils Meyer (r.) und Projekt-Mitarbeiter Julian Greif entwickeln ein KI-Tool, um die Bauteilentwicklung im Spritzguss zu optimieren.
Nils Meyer (r.) und Projekt-Mitarbeiter Julian Greif entwickeln ein KI-Tool, um die Bauteilentwicklung im Spritzguss zu optimieren. – Bild: Universität Augsburg/ Teresa Grunwald

KI-kompatibles Finite-Elemente-Modell

Meyer hebt besonders ein integriertes Feature hervor: Es geht um eine KI-kompatible Finite-Elemente-Software, die von seiner Arbeitsgruppe entwickelt wird. „Die Finite-Elemente-Methode ist eine Rechenmethode, mit der man komplizierte Dinge in viele kleine, einfache Teile zerlegt, um sie besser berechnen zu können“, erklärt er. So lässt sich beispielsweise der erwartete Verzug eines Bauteils beim Abkühlen vorhersagen. Meyer: „Unsere Variante zeichnet aus, dass wir durch diese Software hindurch auch unser KI-Modell weiter trainieren können. So kann das Modell mit gemessenen Verformungen aus dem Produktionsprozess weiter lernen und dabei immer besser werden.“

Die Vision

Während die aktuelle Software bei der Optimierung bereits entworfener Bauteile unterstützt, soll in Zukunft der gesamte Konstruktionsprozess begleitet werden. „Wir stellen uns ein Programm vor, welchem man seinen Bauteilwunsch mitteilt, und das dann KI-gestützt spritzgussgerecht generiert wird. Das hilft Mitarbeitenden in der Konstruktion, aus dem riesigen Lösungsraum möglicher Bauteile schnell das Beste zu finden“, sagt Meyer.



  • Digital Twins helfen bei Neuorganisation

    Digital Twins helfen bei Neuorganisation

    Industrieunternehmen organisieren sich neu, so eine Sopra Steria-Studie. Und das betrifft nicht nur interne, sondern auch externe Abläufe. Dabei spielt auch der Einsatz des digitalen Zwillings eine Rolle.

    mehr lesen: Digital Twins helfen bei Neuorganisation

  • Dibac wird Teil der GUS Group

    Dibac wird Teil der GUS Group

    Mit Dibac hat die GUS Group zum 1. August einen auf Farben- und Lacke-Industrie spezialisierten ERP-Anbieter übernommen.

    mehr lesen: Dibac wird Teil der GUS Group

  • Industrie 4.0-Kompetenzen in der Weiterbildung

    Industrie 4.0-Kompetenzen in der Weiterbildung

    Sozialpartner aus der Metall- und Elektroindustrie setzen neue Standards für die Weiterbildung der Mitarbeiter. Diese betreffen insgesamt sieben Handlungsfelder.

    mehr lesen: Industrie 4.0-Kompetenzen in der Weiterbildung

  • Mercedes ernennt Chief Software Officer

    Mercedes ernennt Chief Software Officer

    Mit MB.OS soll bei Mercedes ein eigenes Fahrzeug-Betriebssystem entstehen. Dessen Entwicklung verantwortet zukünftig Magnus Östberg, der die neu geschaffene Position des Chief Software Officers übernimmt.

    mehr lesen: Mercedes ernennt Chief Software Officer

  • IAB-Arbeitsmarktbarometer auf Rekordhoch

    IAB-Arbeitsmarktbarometer auf Rekordhoch

    Mit 107,6 Punkten hat das IAB-Arbeitsmarktbarometer im August einen neuen Rekordstand verzeichnet. Die Zeichen auf dem Arbeitsmarkt stehen damit weiter auf Erholung.

    mehr lesen: IAB-Arbeitsmarktbarometer auf Rekordhoch

  • Produktentwicklung mit Extended Reality

    Produktentwicklung mit Extended Reality

    Statt sofort teure Prototypen von Autos, Geräten oder Maschinenkomponenten zu bauen, können Unternehmen durch virtuelle Modelle bereits in sehr frühen Entwicklungsphasen feststellen, ob ein neues Produkt in Anmutung und Bedienung…

    mehr lesen: Produktentwicklung mit Extended Reality

  • Geschäftsklimaindex sinkt erneut

    Geschäftsklimaindex sinkt erneut

    Nach 100,7 Punkten im Juli, fällt der Ifo-Geschäftsklimaindex im August auf unter 100 Punkte. Zwar bewerten die Unternehmen ihre aktuelle Lage besser, sind allerdings pessimistischer in ihren Erwartungen.

    mehr lesen: Geschäftsklimaindex sinkt erneut

  • Fünf Trends für die OT-Security

    Fünf Trends für die OT-Security

    Von Kryptografie über Drohnen bis hin zum digitalen Zwillingen – Kudelski Security gibt einen Überblick über Trends in der Operational Technology (OT).

    mehr lesen: Fünf Trends für die OT-Security

  • Visualisierungssoftware unterstützt das Modbus/TCP-Protokoll

    Visualisierungssoftware unterstützt das Modbus/TCP-Protokoll

    Für einen schnellen und umfassenden Überblick über eine Anlage stellt Pilz die webbasierte Visualisierungssoftware PASvisu bereit. In der neuen Version unterstützt diese jetzt auch das Modbus/TCP-Protokoll. Dieses ermöglicht eine schnelle…

    mehr lesen: Visualisierungssoftware unterstützt das Modbus/TCP-Protokoll

  • Mehr offene Stellen im verarbeitenden Gewerbe

    Mehr offene Stellen im verarbeitenden Gewerbe

    Mit insgesamt 1,16Mio. lag die Zahl der offenen Stellen rund 3 Prozent höher als im Vorjahresquartal. Dies geht aus der aktuellen Stellenerhebung des IAB hervor.

    mehr lesen: Mehr offene Stellen im verarbeitenden Gewerbe

  • Zweistelliges Wachstum beim Maschinenexport

    Zweistelliges Wachstum beim Maschinenexport

    Die Maschinenexporte aus Deutschland haben im 2. Quartal weiter an Fahrt gewonnen: Sie stiegen im Vorjahresvergleich um 23,5 Prozent auf 44,5Mrd.€. Im 1. Quartal lagen die Ausfuhren lediglich um 0,8…

    mehr lesen: Zweistelliges Wachstum beim Maschinenexport

  • Vertrauenswürdige Elektronik für das Internet der Dinge

    Vertrauenswürdige Elektronik für das Internet der Dinge

    Zwölf Partner aus Forschung und Industrie haben das Forschungsprojekt VE-Vides gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines Sicherheitskonzepts für das Internet der Dinge.

    mehr lesen: Vertrauenswürdige Elektronik für das Internet der Dinge