Open Source FEM zur Komplementierung von Digitalen Zwillingen

Masterarbeit: Einbinden eines Open Source FEM-Programms in ein bestehendes holistisches Simulationssystem zur Erhöhung des Detailgrades von Digitalen Zwillingen

Digitale Zwillinge sind aus der heutigen Produkt- und Prozessentwicklung nicht mehr wegzudenken. Sie repräsentieren reale technische Assets oder Prozesse in modellhafter Form, wobei sie zumeist noch zusätzliche Algorithmen oder Analysesoftware enthalten. Somit bieten sie ein mächtiges Werkzeug, das während des gesamten Lebenszyklus des Systems das Zusammenspiel aller Komponenten analysieren, voraussagen und somit auch optimieren kann.

Davon losgelöst wird aber das strukturelle und materialspezifische Verhalten einzelner Bauteile immer noch in eigenen Simulationen betrachtet. Zumeist bedient man sich hierfür der FEM (Finite Elemente Methode). Die voneinander getrennten Simulationen machen es zum jetzigen Forschungsstand wenn überhaupt nur auf zeit- und kostenintensiven Umwegen möglich, die Wechselwirkungen von der Struktur und den restlichen Aspekten des Digitalen Zwillings vorherzusagen. Das ist besonders in der Robotik problematisch: So kann mit dem Digitalen Zwilling nicht abgebildet werden, unter welchen Umständen z.B. Materialversagen auftritt und welche Reaktionen dann sinnvoll wären oder welchen Einfluss ein sich verformendes Bauteil auf das restliche System hat. Damit fehlt (noch) eine entscheidende Komponente des Gesamtsystems

FEM-berechnete Verformung der Basis bei Bewegung des Roboters

Aufgabenbeschreibung

Das MMI bietet mit der Software VEROSIM eine umfassende Simulationsumgebung für Digitale Zwillinge aus verschiedensten Anwendungsbereichen (Industrie, Weltraum, Wald). Im Zuge einer Bachelor-/Masterarbeit soll diese um eine FEM ergänzt werden. Dabei stehen verschiedene Open Source Programme zur Verfügung (Z88 Aurora, FEAP, openFoam, netgen etc.). Die Arbeit umfasst die Auswahl eines geeigneten Programms, die Einarbeitung in die Benutzung desselben und schließlich die Einbindung in die vorliegende Simulationsumgebung. Dabei kann eine klassische Co-Simulation angestrebt werden, dies muss aber nicht unbedingt der Fall sein. Abschließend soll die entwickelte Kopplung an einem Digittalen Zwilling getestet werden.

Stichworte: Digitaler Zwilling, FEM, Struktursimulation, Simulationskopplung

Betreuer: Kaufmann

Weitere Arbeiten

msedge_SMRi2X6LlV

Entwicklung und Implementierung einer Anbindung für eine visuelle Programmierumgebung an eine 3D Simulation

Simulationen finden immer häufiger Anwendung in industriellen Entwicklungsprozessen. Da hierfür...
Grafik2

Analyse der Schnittstellen zur Integration agentenbasierter Simulation in traditionelle Methoden der Montageplanung

Klein- und mittelständische Unternehmen im produzierenden Gewerbe sind zumeist auf...
Grafik1

Evaluation der Modellierung und Anwendung agentenbasierter Simulation in der Montage

Klein- und mittelständische Unternehmen im produzierenden Gewerbe sind zumeist auf...
v2i

Integrating Network Simulation into a Multi-Domain Simulation Framework

Bachelor-/Masterarbeit: Integrating Network Simulation in a Multi-Domain Simulation Framework The...
v2i

Integration of Wireless Communication Simulation into a 3D Simulation Framework

Master Thesis: Integration of Wireless Communication Simulation in a 3D...
iSAT1_Specification1b

Automatisierte Generierung von Simulationsszenarien auf Basis formaler Modellspezifikationen

Vergleich und Bewertung von Qualitätskennzahlen aus verschiedenen Anwendungsbereichen
ifc2

Methoden zur automatisierten Verifikation und Validierung numerischer Simulationsmodelle

Methoden zur automatisierten Verifikation und Validierung numerischer Simulationsmodelle
ifc2

Vergleich und Bewertung von Qualitätskennzahlen aus verschiedenen Anwendungsbereichen

Vergleich und Bewertung von Qualitätskennzahlen aus verschiedenen Anwendungsbereichen
ifc2

Synchronisation von parallel simulierten Experimentierbaren Digitalen Zwillingen in Virtuellen Testbeds

Entwicklung eines räumlichen Partitionierungsschemas zur parallelen Simulation.
robotsOnTable

Evaluation von diskriminativen und generativen Modellen zur Bewegungsgenerierung in der kooperativen Manipulation

Die kooperative Manipulation verfolgt das Ziel, Robotersysteme dazu zu befähigen...
900px-Astronaut-EVA

Entwicklung eines aktiven Lageregelungssystems für einen 3U CubeSat mit Reaktionsrädern und Magnettorquern

Der finanzielle und technische Aufwand einer kommerziellen oder wissenschaftlichen Raumfahrtmission...
UnfelledTrees_2

Platzierung von Haltepunkten in einem Wegenetz

Automatisch generierte Wegenetze spielen eine wichtige Rolle bei der Simulation...
Schnittvolumen_2

Berechnung und Auflösung von Kontakten zwischen beliebigen Polyedern

Moderne "Game Engines" haben hinsichtlich der eingesetzten Methoden sowie der...
hololens

Simulationsgestützte AR-Applikationen mit der Microsoft HoloLens

Moderne "Game Engines" haben hinsichtlich der eingesetzten Methoden sowie der...

Entwurf und Realisierung eines Datenmanagement Systems für eine spezialgefertigte Anwendung eines bestehenden Simulationssystems.

Entwurf und Realisierung eines Datenmanagement Systems für eine spezialgefertigte Anwendung...
incidentRadiantPowerThumbnail

Simulations-basierte Bestimmung der auf erdnahen Satelliten eingehenden Albedo- und Infrarot-Strahlungsleistung

Simulations-basierte Bestimmung der auf erdnahen Satelliten eingehenden Albedo- und Infrarot-Strahlungsleistung.
U-3-4-Holzerntekostenrechnung-640x480

Game Engines in der Simulationstechnik

Moderne "Game Engines" haben hinsichtlich der eingesetzten Methoden sowie der...

Simulation kommunizierender Systeme

Die Nutzung von Simulationen im Engineering beginnt typischerweise mit der...
W-6-3-DesktopVirtuellesTestbed-640x480

3D-Simulationstechnik in Web-Architekturen

Die Nutzung von Simulationen ist aktuell im Wesentlichen Desktop-Applikationen vorbehalten....
ramdb

In-Memory Datenbankmanagementsysteme in der 3D-Simulation

In-Memory Datenbankmanagementsysteme für die verteilte Verwaltung und Bereitstellung von Modellen...
ifc2

STEP (ISO 10303) als Austauschformat für die 3D-Simulation

Für die 3D-Simulation stellt das STEP-Format ein wichtiges Mittel zum...
FESTO

Soft Robotics Simulation

Modellbildung und Simulation weicher Körper innerhalb einer vohandenen Starrkörper-VR-Simulation
BMW1600Gt

Modellbildung: Reifen

Integration eines geeigneten, erweiterbaren Reifenmodells in ein bestehendes Mehrkörpersimulations-Frameworks zur...

Objektrelationales Mapping in der 3D-Simulation

Nutzung von Techniken zur Abbildung von objekt-orientierten Strukturen auf relationale...