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IC-MPPE

Integrated Computational Material, Process and Product Engineering

Details

Programm / Ausschreibung COMET, K2 Zentren, 3. Ausschreibung COMET-Zentren (K2) 2016
Projektkoordinator Materials Center Leoben Forschung GmbH
Projektpartner ANDRITZ HYDRO GmbH
PLANSEE SE
Siemens Aktiengesellschaft Österreich
BMW Motoren GmbH
JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH
TDK Electronics GmbH & Co OG
voestalpine Rail Technology GmbH
voestalpine Stahl GmbH
ams AG
CERATIZIT Austria Gesellschaft m.b.H.
voestalpine Railway Systems GmbH
AT & S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft
voestalpine Stahl Donawitz GmbH
voestalpine BÖHLER Edelstahl GmbH & Co KG
voestalpine BÖHLER Aerospace GmbH & Co KG
Engineering Center Steyr GmbH & Co KG
voestalpine Tubulars GmbH & Co KG
voestalpine Wire Rod Austria GmbH
Stahl Judenburg GmbH
Nemak Linz GmbH
voestalpine Böhler Welding Austria GmbH
voestalpine Giesserei Linz GmbH
Infineon Technologies Austria AG
Technische Universität Graz
Österreichische Akademie der Wissenschaften
TCM International Tool Consulting & Management GmbH
ÖBB-Technische Services-Gesellschaft mbH
Know-Center GmbH Research Center for Data-Driven Business & Big Data Analytics
Linz Center of Mechatronics GmbH
Virtual Vehicle Research GmbH
ÖBB-Infrastruktur Aktiengesellschaft
AMAG rolling GmbH
Technische Universität Wien
RO-RA Aviation Systems GmbH
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
Montanuniversität Leoben
Miba Aktiengesellschaft
Universität Graz
Universität für Bodenkultur Wien
Siemens Aktiengesellschaft
Welser Profile Austria GmbH
ThyssenKrupp Steel Europe AG
Linköpings universitet
Daimler AG
Hilti Aktiengesellschaft
Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH
Bruker AXS GmbH
CERATIZIT S.à.r.l.
Academy of Sciences of the Czech Republic Institute of Physics of Materials (IPM)
Research Center for Non Destructive Testing GmbH
Robert Bosch GmbH
RHP-Technology GmbH
NETZSCH-Gerätebau GmbH
Panasonic Industrial Devices Materials Europe GmbH
LMT Fette Werkzeugtechnik GmbH & Co. KG
The University of Sheffield
Ghent University
Continental Automotive GmbH
Royal Institute of Technology - School of Information and Communication Technology
Schuler Pressen GmbH
Primetals Technologies Austria GmbH
voestalpine Wire Austria GmbH
Politecnico di Milano
Universität Stuttgart
University of Maribor Univerza v Mariboru
Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.
Norwegian University of Science and Technology
International Zinc Association - IZA
The University of British Columbia
Ruhr-Universität Bochum
Hegenscheidt-MFD GmbH
The University of Sydney
voestalpine Böhler Welding Belgium S.A.
TDK Hungary Components Kft.
University of Warwick, UK - School of Engineering
KAMAX Automotive GmbH
Universität Heidelberg Institute of Computer Engineering (ZITI)
Linsinger Maschinenbau Gesellschaft m.b.H.
RHI Magnesita GmbH
Siemens Mobility Austria GmbH
Equinor ASA
voestalpine eifeler Vacotec GmbH
Sorbonne Université - Lip 6
Gühring KG
Lucchini RS S.P.A.
Jez Sistemas Ferroviarios S.L.
MAGMA Giessereitechnologie GmbH
Projektstart 01.01.2018
Projektende 31.12.2021
Status abgeschlossen
Projektlaufzeit 48 Monate
Keywords Material engineering, multiscale material modeling, new materials, structural materials, functional materials, process engineering, material integrated process modeling and simulation, new manufacturi

Projektbeschreibung

Ausgangssituation: Das COMET Zentrum für “Integrated Research in Materials, Processing and Product Engineering (MPPE)” hat hochwertige Expertise zur Charakterisierung und zur physikalischen und numerischen Simulation von Materialien, Prozessen und Produkten aufgebaut. Fortschritte bei der numerischen Modellierung, der Simulationssoftware, der Compu-terleistung und neue Entwicklungen in den Bereichen ”Industrie 4.0” und “Internet der Dinge” erfordern zunehmende Expertise bei der Digitalisierung und Virtualisierung der Produktion. Zu lösende Problemstellungen: Die Nutzung der Chancen der zunehmenden Digitalisierung und Virtualisierung erfordert (1) die Kompetenzerweiterung bei physikalisch basierten Material-, Prozess- und Produktmodellen und der Integration von Modellen, (2) die Entwicklung neuer experimenteller Methoden zur Modellvalidierung, und (3) den Aufbau von Expertise bei Modellen für Echtzeitaufgaben und die Verknüpfung von realer und virtueller Welt. Motivation für das COMET K2 Zentrum IC-MPPE: Österreichs Wirtschaft hat einen starken Produktionssektor mit weltweit führenden Industrieunternehmen in den Bereichen Metallurgie, Chemie, Maschinenbau, Anlagenbau, Automobil, Eisenbahn, Zulieferung, Elektrotechnik und Elektronik. Das COMET Zentrum IC-MPPE möchte zur Stärkung der technologischen Exzellenz des international stark vernetzten österreichischen Produktionssektors beitragen. Ziele des COMET K2 Zentrums IC-MPPE: Ziele von IC-MPPE sind (1) die Entwicklung von Grundlagen und experimentell validierten Computermethoden und deren Nutzung zur simul-tanen Entwicklung von innovativen Materialien, Prozessen und Produkten, (2) die Unterstützung der Ausbildung junger Forscher in wegweisenden experimentellen und Computer-Methoden, und (3) die Erweiterung der Expertise im Bereich der Digitalisierung. Wissenschaftlich-technologische Herausforderungen: Zentrale wissenschaftlich-technologi-sche Herausforderungen sind (1) die Kompetenzerweiterung bei experimentell validierten wiedergabetreuen Computermodellen für die simultane Entwicklung von Materialien, Prozessen und Produkten, (2) die Integration von Modellen für verschiedene Skalen und physika-lische Prinzipien, (3) die Nutzung dieser Modelle Entwicklung neuer Materialien, Prozesse und Produkte und zur Digitalisierung und Virtualisierung der Produktionskette, und (4) die Nutzung der wiedergabetreuen Computermodelle zur Interpretation von Messdaten für die echtzeittaugliche modellbasierte autonome Überwachung und Steuerung von Fertigungsprozessen und von Produkten im Einsatz. Hauptmerkmale des Forschungsprogramms von IC-MPPE: Das Forschungsprogramm konzentriert sich auf Grundlagen und Methoden und deren Nutzung für das integrierte computerunterstütze Engineering von Materialien, Fertigungsprozessen und Produkten sowie auf die Nutzung der entwickelten Computermodelle für die Digitalisierung und Virtualisierung. Die Aktivitäten sind in vier Forschungsbereichen (Areas) zusammengefasst: Area 1: Grundlagen für integriertes computerunterstütztes Material, Prozess und Produkt Engineering Area 2: Material Engineering Area 3: Prozess Engineering Area 4: Produkt Engineering

Abstract

Initial situation: The COMET Center “Integrated Research in Materials, Processing and Product Engineering (MPPE)” has gained significant expertise in characterization and in physical and numerical simulation of materials, processes and products. Recent progress in numerical modeling, simulation software, computation power, and the visions of ”Industry 4.0” and “Internet of Things” demands new expertise in digitizing and virtualizing the production chain. Problems to solve: Utilizing the chances related to the digitization of production chains requires (1) enhancing the competences in physics based modeling of materials, manufacturing processes, and products and in integration of models, (2) developing new methods for validating the numerical models, and (3) implementing new expertise for the development of models for real time applications and for connecting real and virtual space. Motivation to carry out the COMET Center IC-MPPE: Austria has a strong production sector with world leading companies in areas such as metallurgical, chemical, mechanical engi-neering, plant engineering, automotive, railway, supply, electrical engineering, and electronics industry. The COMET Center IC-MPPE will contribute to a strengthening of the technological excellence of the strong internationally cross-linked Austrian production sector. Overall goal of the COMET Center IC-MPPE: Goal of IC-MPPE is (1) to develop fundamentals and experimentally validated computational tools and to use them to enable and accelerate concurrent development of innovative materials, manufacturing processes and products, (2) to support education of young scientists in seminal experimental and computa-tional techniques, and (3) to strengthen the expertise in digitizing the production chain. Scientific-technological challenge: Main scientific-technological challenge is the development of new validated computational methods and frameworks focusing on (1) enhancing the competences in high fidelity physics based modeling and in concurrent design of materials, manufacturing processes and products, (2) integrating models from different scales and physics, (3) utilizing these models for developing new materials, processes and products and for digitizing and virtualizing the production chain, and (4) developing concepts to set control actions autonomously in real-time by means of interpreting data from real systems based on a priori knowledge that is summarized in forward and inverse models. Main features of the applied COMET Research Program: The research program focusses on fundamentals and methods and their utilization for Integrated Computational Engineering of Materials, Processes and Products, and on the utilization of the emerging computer models for digitizing and virtualizing. The activities are structured in the following four Research Areas: Area 1: Fundamentals for Integrated Computational Material, Process and Product Engineering Area 2: Material Engineering Area 3: Process Engineering Area 4: Product Engineering

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