Projektlaufzeit: 01.02.2021 – 31.01.2024
2023-09-22_Vollversammlung_SensoTwin
2022-03-17_Vollversammlung_SensoTwin
2023-09-22_Vollversammlung_Poster_SensoTwin
2024-09-12_Software_Demonstrator_Video_SensoTwin
2024-09-18_Vollversammlung_Demonstrator_Pitch_SensoTwin
Das Projekt „SensoTwin – Sensorintegrierter Digital Twin für Hochleistungs-Faserverbundanwendungen“ ist ein gemeinsames Forschungsprojekt des Lehrstuhls für Carbon Composites der Technischen Universität München und der Technologiecampi Hutthurm und Freyung der Technischen Hochschule Deggendorf im Rahmen der Initiative MaterialDigital gefördert durch das Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Das Projekt wurde im Zeitraum vom 1. Februar 2021 bis zum 31. Juli 2024 durchgeführt.
Im Projekt SensoTwin 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. Als Projekt in der Initiative MaterialDigital wurde ein stetiger Austausch mit Projekten anderer Materialklassen gewährleistet und somit die Interoperabilität sichergestellt. 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.
Der digitale Zwilling wurde in erster Instanz mittels kommerzieller Software implementiert. Im Sinne des „Open Science“-Ansatzes wurde eine zusätzliche Version des digitalen Zwillings umgesetzt, welche sich ausschließlich auf Open-Source-Software stützt. Wir hoffen, damit die bestmöglichen Voraussetzungen für zukünftige Projekte schaffen zu können. Die offene Version des Software-Demonstrators findet sich hier.
