Zwischen Simulation und Praxis Digitale Werkzeuge für die industrielle Prozessentwicklung

„Wir wollen die Simulation aus der reinen Expertenhand lösen und sie direkt in die Entwicklungspraxis integrieren“, erklärt Dr. Dennis Barton, Teamleiter Simulation am Fraunhofer IST. Ziel sei es, Personen aus der Konstruktion und Entwicklung eine fundierte Entscheidungsgrundlage zu bieten, ohne dass sie sich tief in die Komplexität numerischer Modellierungen einarbeiten müssen.

Bereits heute nutzt das Institut einen selbst entwickelten und in der Fachwelt etablierten PICMC/DSMC-Code zur Simulation von Niederdruckplasmen und Gasflüssen in PVD-Beschichtungsprozessen. Die Modelle liefern wichtige Informationen zu Gastrennfaktoren, Target-Abbrand und Schichtdickenprofilen. Ergänzt wird dies durch Methoden wie Computational Fluid Dynamics (CFD), die etwa in der Auslegung von Elektrolyt-Reaktoren oder Trocknerkonstruktionen zum Einsatz kommen.

Der nächste Schritt: Datengetriebene Modellierung und KI

Künftig will das Fraunhofer IST den Zugang zu Simulationsverfahren weiter vereinfachen – mit einem wachsenden Team, intelligenten Datenstrategien und der Integration künstlicher Intelligenz. Machine-Learning-Methoden und Large Language Models sollen dabei helfen, simulationsgestützte Entscheidungen auch für Nicht-Expertinnen und -Experten zugänglich zu machen. Eine zentrale Rolle spielen dabei digitale Zwillinge, systematisches Datenmanagement und vernetzte Sensorik.

Nachwuchs gezielt fördern

Auch die Förderung zukünftiger Fachkräfte hat das Institut im Blick. In seiner Lehrveranstaltung Modellierungsverfahren in der Oberflächentechnik an der Technischen Universität Braunschweig vermittelt Barton das nötige Rüstzeug: „Das Simulieren erfordert ein eigenes Mindset – ein Verständnis dafür, wann ein Modell gut genug ist, welche Rechenkapazitäten zur Verfügung stehen und wie Ergebnisse mit der Realität abzugleichen sind.“

Mit seinem neuen Simulationsansatz leistet das Fraunhofer IST einen wichtigen Beitrag zur Digitalisierung und Nachhaltigkeit industrieller Prozesse – und ebnet zugleich den Weg für eine breitere, praxisnahe Nutzung moderner Simulationstechnologien.