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Auf kurzem Weg zum idealen Prozess

Künstliche Intelligenz soll Ergebnisse von Umformprozessen vorhersagen
Auf kurzem Weg zum idealen Prozess

Simulation | FEM-Simulationen zum Auslegen von Umformprozessen können Stunden oder gar Tage dauern. Zudem müssen sie mehrfach wiederholt werden. Forscher des IPH wollen eine Lösung entwickeln, um mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz das Ergebnis der Umformung in Sekundenschnelle vorherzusagen.

FEM-Simulationen werden in der Massivumformung genutzt, um Schmiedeprozesse vorab am Computer zu testen. Diese Berechnungen können Stunden oder sogar Tage dauern. Und mit einem Durchgang ist es nicht getan: Oft ergibt die Computersimulation, dass bei der Umformung Fehler auftreten – etwa dass die Form nicht vollständig gefüllt ist oder Falten entstehen. Dann passen die Ingenieure den Schmiedeprozess an und starten die Simulation erneut. Bis das ideale Ergebnis erreicht ist, vergeht oft viel Zeit.

Am Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) werden fast täglich Schmiedeprozesse simuliert. Die Ingenieure wissen, wie zermürbend langsam FEM-Simulationen ablaufen. Nun wollen sie eine wesentlich schnellere Alternative entwickeln. Im Forschungsprojekt „Kimulation – KI-basierte Prognose der Ergebnisse von Massivumformsimulationen“ arbeiten Umformexperten interdisziplinär mit Spezialisten für Künstliche Intelligenz zusammen. Gefördert wird das Projekt von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). In knapp drei Jahren sollen Ergebnisse vorliegen.
Das Ziel der Forscher: Sie wollen einen selbstlernenden Algorithmus programmieren, der die Ergebnisse von FEM-Simulationen vorhersagen kann und in kurzer Zeit eine möglichst genaue Vorschau liefert. Das nötige Wissen dafür soll sich der Algorithmus mittels Data Mining selbst aneignen, indem er Datensätze von FEM-Simulationen analysiert und darin Muster erkennt, die er anschließend auch auf andere Umformprozesse anwenden kann. Nach dem Willen der Forscher soll der Algorithmus in weniger als 60 s das Umformergebnis vorhersagen – mit einer Prognosegenauigkeit von mindestens 95 %.
Detaillierte FEM-Simulationen lassen sich mit dieser Methode zwar nicht vollständig ersetzen, aber auf ein Minimum reduzieren. Zumal ein weiterer Arbeitsschritt entfallen soll: Bisher konstruieren die Ingenieure ihre Schmiedeteile in CAD-Programmen und importieren sie für die Simulation in ein FEM-Programm. Künftig soll eine Vorschau direkt aus dem CAD-Programm heraus möglich sein. Außerdem soll das Programm später in der Lage sein, automatisch komplette Versuchsreihen durchzuspielen und zu analysieren – also beispielsweise die Umformung von Rohteilen mit unterschiedlicher Länge und unterschiedlichem Durchmesser bei verschiedenen Umformkräften und -temperaturen zu testen.
So müssten die Ingenieure nicht für jede Variante eine neue FEM-Simulation starten, sondern könnten sich auf jene Parameterkombinationen konzentrieren, die in der Vorschau am vielversprechendsten wirken. „Damit könnten wir die zeitaufwendige Probier-Phase enorm verkürzen“, sagt Neelam Rasche, Umformtechnik-Expertin am IPH. (mw)
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