Der Fachausschuss „Materials Modelling, Simulation and Data“

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Simulationsplattformen und Interoperabilität
Gehört zu:
Materials Modelling, Simulation and Data
Arbeitskreis Mitglieder: 2

Die Entwicklung der Computerleistung und der Simulationsmethoden hat in den letzten Jahrzehnten enorme Fortschritte gebracht. Die Entwicklung von Simulationsmodellen erfolgt heute auf allen Zeit- und Längenskalen und eine Vielzahl von Simulationswerkzeugen ist verfügbar. Gegenwärtig haben zahlreiche dieser Softwarelösungen in ihrem jeweiligen Bereich ein Niveau erreicht, das wertvolle Beiträge zu modernen Konstruktionsaufgaben in wissensbasierten Produktions- und Produktmodellen ermöglicht.

Das komplexe Zusammenspiel zwischen atomistischen Prozessen, Thermodynamik, Prozess-bedingungen, Mikrostrukturentwicklung, Material- und Bauteileigenschaften wird jedoch erst durch die Kombination verschiedener Simulationstools im Rahmen eines „Integrated Computational Materials Engineering“ (ICME) Ansatzes beschreibbar. Eine spezielle Anforderung an die Zukunft ist somit die modular konfigurierbare Kombination verschiedener Tools unterschiedlicher Anbieter anstelle monolithischer Lösungen.

Langfristige Ziele des AK „Simulationsplattformen und Interoperabilität“ sind daher (i) die Etablierung einer bundesweiten Werkstoffsimulationsinfrastruktur in Form eines Simulationsnetzwerkes und (ii) die Vereinheitlichung der digitalen Werkstoffbeschreibung durch semantische Technologien als Grundlage für einen nahtlosen Informationsaustausch bzw. Interoperabilität zwischen verschiedenen Simulationen aber auch zwischen Simulation und Experiment über den gesamten Lebenszyklus hinweg.

Die Strategie zur Erreichung dieser Ziele beruht auf der Verwendung offener und frei zugänglicher  Simulationsplattformen und Workflow Manager wie z.B. der  AixViPMaP für Kontinuumsmodelle auf der Gefügeskala, Aiida,  SimPhony, oder MODENA  für elektronische/atomistische Modelle und/oder zukünftigen MetaPlattformen, wie sie in den Europäischen MarketPlace und VIMMP Projekten und der deutschen Innovationsplattform MaterialDigital entwickelt werden. Derzeit bereits verfügbare Plattformen werden zunächst durch den AK bewertet und dann durch interessierte Institutionen in einem ersten Schritt intern installiert und mit den eigenen Softwaretools genutzt. In einem weiteren Schritt sollen diese Einzelinstallationen dann über das Internet, unter Beachtung von Datenschutzrichtlinien, miteinander vernetzt werden. Einzelne der obigen Plattformen bieten bereits jetzt die für eine solche Vernetzung erforderlichen Funktionalitäten. Die Interoperabilität zwischen verschiedenen Simulationstools – aber auch zwischen Simulation und Experiment – soll durch eine vereinheitliche Werkstoffbeschreibung auf Basis semantischer Technologien gewährleistet werden. Ausgangspunkt hierfür ist die frei verfügbare „European Materials & Modelling Ontology“ (EMMO) . Vision des Arbeitskreises ist es, den Austausch und die Bearbeitung von Materialkenngrößen vergleichbar einfach wie den heutigen Austausch von Bild- und Videodateien zu gestalten. Durch einen derart vereinfachten Austausch von Daten und Informationen wird eine deutlich bessere Vernetzung der Werkstoffcommunity ermöglicht und auch signifikante Verbesserungen  in Lehre und Fortbildung sind zu erwarten.


H 1

Dr. Daniel Höche
Helmholtz-Zentrum Geesthacht
Leiter
11.11.2019

S 1

Leiter
11.11.2019

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