Modellierung und Prognose von Eigenschaften faserbasierter Produkte

Die Industrie benötigt Innovationen im Bereich Papiere und Faserstoffe, um im Konkurrenzkampf gegen andere Materialien, völlig neue oder stark verbesserte Eigenschaften zur Verfügung zu stellen.

  • Wie können diese Materialien in ihren Eigenschaften prognostiziert werden?
  • Welche mathematischen und physikalischen Ansätze sind erforderlich, um eine Modellierung zu erreichen und wo stehen wir heute?
  • Lassen sich die bei der Modellierung von konventionellen faserbasierten Produkten gewonnenen Erkenntnisse nutzen, um vollkommen neue Faserverbunde zu „konstruieren“, indem Bauprinzipien aus bestehenden Materialien in Neue übertragen werden?
  • Wie kann hier die mathematische Beherrschung dieser Bauprinzipien erreicht werden?

Herstellungsmaschinen für konventionelle faserbasierte Produkte werden in immer höherem Maße standardisiert und automatisiert sein. Die Komplexität der Prozesse erfordert die Nutzung von Modellen zur immer besseren Prozessbeherrschung.

  • Welche Algorithmen zur Berechnung von Papiereigenschaften stehen uns heute zur Verfügung?
  • Welche Modelle sind für die Verbesserung der Prozesseffizienz zukünftig erforderlich?
  • Wie müssen sie in die Prozesssteuerung eingebunden werden?

Diesen Fragen stellt sich das Forum „Modellierung und Prognose“ und bietet Wissenschaft und Industrie die Möglichkeit zum branchenübergreifenden offenen Erfahrungsaustausch von Forschungsergebnissen und zur Diskussion des Forschungsbedarfs.

Zielgruppe:
Alle, die sich in den Bereichen Papier, Karton, Holz und (Verbund-)Faserstoffe mit Modellierung und Simulation befassen sind aufgerufen, sich an diesem Forum zu beteiligen. Wir streben an, insbesondere Vertretern von Forschungseinrichtungen auf dieser Diskussionsplattform den Erfahrungsaustausch zu ermöglichen. Das Forum knüpft  an die Tradition der erfolgreichen Aktion COST E36 zur Modellierung und Simulation in der Papierindustrie an und vertieft den Austausch in Richtung auf die Modellierung faserbasierter Produkte.

Inhalte:
Der thematische Fokus liegt auf den methodischen Grundlagen für Modellierung und Prognose. Von besonderem Interesse ist die Beherrschung des Multiskalen-Übergangs der Beschreibung von Einzelfasern und Faserstrukturen auf mikroskopischer Ebene zu den sich daraus ableitenden makroskopischen Produkteigenschaften. Begleitend werden Konzepte und Tools diskutiert, mit deren Hilfe die Methoden in die industrielle Anwendung überführt werden können.

Zur Modellierung von Faserstrukturen wird derzeit von den vertretenen Einrichtungen neben gleichungsbasierten Methoden hauptsächlich die Finite Elemente Methode (FEM) angewendet. Mit Hilfe geeigneter Homogenisierungsmethoden kann FEM auch zur Berechnung von Materialeigenschaften eingesetzt werden. Datenbasierte Methoden finden breite Anwendung zur Prognose makroskopischer Produkteigenschaften und werden bereits im industriellen Maßstab eingesetzt.

Die PTS sieht sich in der Rolle des Moderators. Von allen Teilnehmern werden fachliche Beiträge eingebracht, die z.B. entstehen aus der Präsentation von Projektergebnissen, Projektideen und grundlegenden methodischen Überlegungen.

Organisation:
Das Forum tagt zweimal pro Jahr in der PTS, abwechselnd in München und in Heidenau.

Anreiz:
Die Teilnehmer dieses kostenlosen Forums erwarten, dass sich mittelfristig aus dem Erfahrungsaustausch Synergien und gemeinsame Forschungsprojekte ergeben und nutzen die Chancen:

  • für einen offenen fachlichen Austausch auf einer bisher nicht vorhandenen Plattform,
  • für die Etablierung neuer Forschungspartnerschaften und
  • für die gemeinsame Formulierung des Forschungsbedarfes.

Das Forum „Modellierung & Prognose“ findet in enger Abstimmung mit dem etablierten Forschungsforum „Optimierung des Faserstoffeinsatzes“ statt. Beide Foren ergänzen sich in idealer Weise in ihrem gemeinsamen Ziel, den Papier erzeugenden Firmen Schlüsseltechnologien verfügbar zu machen, deren Nutzung ein wichtiger Baustein in der Überlebensstrategie der Papierindustrie sein wird. 

Mitglieder:

Stora Enso Research, Voith Papier GmbH, Ruhr Universität Bochum, Fraunhofer ITWM Kaiserslautern, Fraunhofer Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI) Braunschweig, Heimbach GmbH & Co. KG, Hochschule Niederrhein Krefeld - IMH, IHD Dresden, Lorentzen & Wettre, MANN+HUMMEL, Siemens AG, TU Darmstadt, TU Dortmund, TU Dresden, TU Graz, TU Magdeburg, TU Wien, Uni Freiberg, Universität Hamburg, Universität Ulm, PTS

Wir freuen uns jederzeit über das Interesse weiterer Forschungseinrichtungen und Firmen zur Bereicherung des Erfahrungsaustausches.