KI-basierte Methodik für die schnelle Ertüchtigung unreifer Produktionsprozesse

Neue Verarbeitungstechnologien ermöglichen eine effiziente Verarbeitung komplexer Materialien zu Hochleistungsbauteilen. Doch auch wenn das zugrundeliegenden Wirkprinzipien gut verstanden sind und sich die Technologie im Labormaßstab bewiesen hat, ist es noch ein weiter Weg bis zum Einsatz in der industriellen Serienfertigung. Denn jede Technologie muss auf das individuelle Produkt eingestellt werden, was in der Praxis umfangreiche Versuchskampagnen erfordert und von hohen Ausschussraten begleitet wird – ein teurer Flaschenhals.

Techniken der künstlichen Intelligenz (KI) sollen helfen, solche Prozesse schneller in die aktive Produktion zu bringen. Innerhalb der DFG-Forschungsgruppe „KI-basierte Methodik für die schnelle Ertüchtigung unreifer Produktionsprozesse“ suchen acht Institute aus den ingenieurwissenschaften und der Informatik nach grundlegend neuen Lösungswegen.

Der Ansatz liegt in der Kombination von Daten aus Experimenten, physikalisch-basierter Simulation und deren Auswertung mit Verfahren des maschinellen Lernens (ML). Dazu wird der Beispielprozess – die Umformung thermoplastischer Tapes („Stamp forming“) – gezielt sensorisch und aktorisch überinstrumentiert und in der Simulation digital nachgebildet. Auf diese Weise wird eine maximale Prozesseinsicht und -beeinflussbarkeit erreicht. KI-Methoden ermöglichen dann die Analyse der erheblich komplexeren Zustands- und Handlungsräume und geben Empfehlungen für die Prozessführung.

Das KIT-FAST-LB übernimmt dabei die simulative Abbildung des Prozesses auf zwei Levels (Arbeitspaket T2): Einerseits mit detaillierten und rechenintensiven Finite-Elemente-Simulationen, andererseits mit gezielt vereinfachten und dafür deutlich schnelleren Ansätzen. Die genauen Simulationen unterstützen dabei das Prozessverständnis und ergänzen experimentelle Prozessdaten, die vereinfachten Modelle unterstützen die KI-Methoden mit schnellen Prozessantworten.