Creating Digital Twins of Fibrous Materials for Material Development

Fasermaterialien bestehen aus komplexen, dreidimensionalen Netzwerken, die sich durch Schwankungen in der Faserorientierung, im Faserdurchmesser und in der räumlichen Verteilung auszeichnen. Diese strukturellen Eigenschaften haben einen starken Einfluss auf die Materialeigenschaften und die Leistung, doch herkömmliche Messmethoden liefern oft nur ein unvollständiges Verständnis der zugrunde liegenden Mikrostruktur.

Die Entwicklung und das Testen neuer Materialkonfigurationen können zudem zeitaufwendig und kostspielig sein, da Änderungen der Zusammensetzung oder der Fertigungsparameter oft zusätzliche physikalische Proben und Experimente erfordern.

Digitale Zwillinge bieten einen alternativen Ansatz. Durch die Erstellung virtueller Abbildungen von faserigen Mikrostrukturen wird es möglich, strukturelle Eigenschaften zu analysieren, das Materialverhalten zu untersuchen und Designvarianten zu erforschen, ohne sich ausschließlich auf physikalische Tests verlassen zu müssen.

GeoDict vereint 3D-Bildverarbeitung, quantitative Mikrostrukturanalyse, Materialmodellierung und Simulation in einer einzigen Softwareumgebung. Damit lassen sich aus realen Materialien gewonnene Strukturinformationen zur Erstellung digitaler Zwillinge nutzen und untersuchen, wie sich Änderungen der Faseranordnung und der Strukturparameter auf die Leistungsfähigkeit auswirken.

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