Nach dreieinhalb Jahren Laufzeit wurde unser Projekt „SensoTwin – Sensorintegrierter Digital Twin für Hochleistungs-Faserverbundanwendungen“ in Zusammenarbeit mit den Technologiecampi Hutthurm und Freyung der Technischen Hochschule Deggendorf am 31.07.2024 erfolgreich abgeschlossen. Das Projekt fand im Rahmen der Initiative MaterialDigital gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) statt.
Im Projekt wurde ein struktureller digitaler Zwilling der Rotorblätter einer Windkraftanlage entwickelt. In diesem Zuge wurde eine neuartige Ontologie zur Beschreibung der Materialklasse der faserverstärkten Kunststoffe (FVK) erarbeitet, welche den digitalen Zwilling um formelles Wissen aus verschiedenen Quellen ergänzt. Die experimentellen Untersuchungen konzentrierten sich auf die Charakterisierung der Materialeigenschaften unter thermischen, chemischen und mechanischen (statischen und zyklischen) Einflüssen, von der Konstituentenebene (einzelne Fasern, Matrix, Faser-Matrix-Interface) bis hin zur Verbundebene. Die digitale Abbildung des Rotorblatts ermöglicht die Modellierung des Zustands „wie-gefertigt“ („as-built“), um mögliche Prozessfehler (fehlende Lagen, Orientierungsabweichungen, Lagenwelligkeit und variierende Dicken) und deren Einfluss auf die strukturelle Leistung des Rotorblatts quantifizieren zu können. Das Rotorblatt kann durch den digitalen Zwilling in einem ersten Schritt einer Aushärte- und Verzugssimulation (Prozesssimulation) und in einem zweiten Schritt einer Betriebssimulation (statische und zyklische Struktursimulation) unterzogen werden. Zur Berechnung der Betriebslasten können realistische Temperaturzyklen für die Aushärtung sowie geografische Winddaten verwendet werden. Schließlich erlaubt der digitale Zwilling eine Prognose der für die Ermüdung kritischen Bereiche sowie eine Abschätzung der Restlebensdauer der Rotorblätter. Mehr Informationen über das Projekt findet man hier.
Wir danken dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) für die Förderung des Projekts SensoTwin unter dem Förderkennzeichen 13XP5121, dem VDI Technologiezentrum als Projektträger sowie der Plattform MaterialDigital. Außerdem danken wir unseren Partnern der Technologiecampi Hutthurm und Freyung der Technischen Hochschule Deggendorf für die Zusammenarbeit auf höchstem wissenschaftlichem Niveau.
Wir freuen uns darauf, auch in Zukunft die Digitalisierung der Materialwissenschaften weiter voranzutreiben.