Steinbeis-Transferzentrum Werkstoffsimulation und Prozessoptimierung

Wir unterstützen Unternehmen bei der effizienten Entwicklung, Optimierung und Absicherung von Materialien, Bauteilen und Prozessen – daten- und simulationsgestützt, nachvollziehbar und skalierbar.

• Durchführung anwendungs- und anforderungsspezifischer Multiphysik-Simulationsstudien inklusive systematischer Parametervariationen mit dem Simulationsframework Pace3D
• Einsatz hybrider Methoden, die physikbasierte Modellierung mit ML- und KI-basierter Ergänzung kombinieren, zur effizienten Erschließung großer und komplexer Parameterräume
• Umfassende Datenanalyse durch moderne Data-Science-Methoden inklusive Machine Learning und KI
• Bewertung von Prozess-Struktur-Eigenschafts-Zusammenhängen und Ableitung belastbarer Design- und Optimierungsvorschläge
• Daten- und simulationsgestütztes Design of Experiments (DoE) zur gezielten Reduktion experimentellen Aufwands
• Beschleunigte Entwicklung optimierter Materialien und Prozessführungen durch gekoppelte Simulations- und Datenmodelle
• Einrichtung des Forschungsdatenmanagementsystems Kadi4Mat für eine nachhaltige, reproduzierbare Daten- und Metadatenhaltung inklusive Provenance Tracking, automatisiertem Datentransfer und durchgängiger Prozessführung

Wir bieten flexible Lizenz- und Softwaremodelle, die sich nahtlos an Ihre technische Infrastruktur und Fragestellung anpassen.

• Bereitstellung kundenspezifisch konfigurierter Softwarelizenzen des Multiphysik-Simulationsframeworks Pace3D
• Entwicklung individueller Simulationslösungen für spezielle Materialien, Prozesse und Randbedingungen
• Bereitstellung und Integration des Open-Source-Forschungsdatenmanagement-Ökosystems Kadi4Mat

Wir begleiten unsere Kunden über den gesamten Innovationszyklus – von der Fragestellung bis zur implementierten Lösung.

• Beratung zur Gestaltung, Analyse und Optimierung von Materialherstellungs- und Verarbeitungsprozessen
• Methodische Unterstützung bei Design of Experiments und Ergebnisauswertung
• Beratung zur Datenanalyse, (3D+t)-Visualisierung und Entscheidungsunterstützung
• Konzeption einer durchgängigen, nachhaltigen Daten- und Metadatenorganisation
• Technischer Support bei der Nutzung unserer Softwarelösungen
• Erstellung wissenschaftlich fundierter Gutachten
• Schulungen in den Bereichen Materialsimulation, hybride Modellierungsansätze, Datenmanagement und automatisierte Daten-Workflows

a) Material- und Prozesssimulation

• Multiphysikalische Modellierung von Phasenumwandlung, Stoff- und Wärmediffusion, Strömung und Mechanik
• Effiziente numerische Lösung komplexer Modelle auf HPC-Systemen
• Phasenfeldmodelle zur Beschreibung von Mikrostrukturentwicklung
• Hybridisierung physikbasierter Modelle mit ML-/KI-Methoden zur Skalierung und Beschleunigung von Simulationen

b) Konzeption problemspezifischer Simulationsverfahren und Datenorganisation

• Entwicklung individueller Software und Simulationslösungen
• Daten- und simulationsgestütztes Design of Experiments
• Programmierschnittstellen zur Anbindung externer Anwendungen
• Standardisierung und Konvertierung heterogener Datenformate
• Problemspezifische Komposition von Analyse und ML-Algorithmen
• Moderne Visualisierungstechniken für mehrdimensionale Daten

c) Daten- und Metadatenmanagement

• Entwicklung integrierter Dashboard-Lösungen für Analyse, Monitoring und Reporting
• Konzeption und Implementierung automatisierter, reproduzierbarer Daten-Workflows
• Nachhaltige Dokumentation von Daten, Metadaten und Prozessketten

• Optimierung des Flüssigkeitstransports in porösen Membranen für medizinische Diagnostik
• Computergestütztes Design metallischer Schäume und granularer Strukturen für hydrothermale Prozesse in Leichtbau, Heiztechnik und Geothermie
• Mikrostruktur-Eigenschafts-Analyse und DoE bei der Benetzung strukturierter Oberflächen
• Schädigungs- und Versagensvorhersage thermomechanisch belasteter Materialien (z. B. Bremsscheiben, Kupplungen)
• Vorhersage der Phasenbildung in mehrkomponentigen Materialien und Ableitung gezielter Designstrategien
• ML- und KI-basierte Analyse von Legierungszusammensetzungen in Recyclingprozessen
• Implementierung eines einheitlichen, nachhaltigen Datenmanagements für experimentelle und simulationsbasierte Daten

Unsere Kompetenz liegt in der Verbindung tiefgehender materialwissenschaftlicher Expertise mit selbst entwickelten, datengetriebenen Simulations- und Managementsystemen.

• Über 30 Jahre Erfahrung in Materialmodellierung, Simulation und datengetriebener Analyse
• Eigenständige, ganzheitliche Konzeption, Entwicklung und Programmierung eines modularen Datenmanagement-Ökosystems (Kadi4Mat) mit detaillierter Kenntnis aller Komponenten, Module und Schnittstellen
• Ausgewiesene Systemkompetenz in der Integration von Simulation, Datenmanagement, Analyse und Visualisierung
• Interdisziplinär arbeitendes Team mit Expertise in Materialwissenschaft, Data Science, ML/KI und Softwareentwicklung
• Hohe Flexibilität und schnelle Umsetzung kundenspezifischer Anforderungen
• Ganzheitliche Betrachtung von Prozessen, Daten und Modellen über den gesamten Entwicklungszyklus
• Kreative, individuelle Lösungsentwicklung mit klarem Fokus auf Anwendbarkeit, Reproduzierbarkeit und wirtschaftlichen Nutzen 

Steinbeis Transfer-Magazin

• Real Impact bedeutet Verbesserungen im Alltag als auch in der Industrie (Transfer 1/2024)
  Im Gespräch mit Professor Dr. Britta Nestler und Dr.-Ing. Michael Selzer, Steinbeis-Unternehmer am Steinbeis-Transferzentrum Werkstoffsimulation und Prozessoptimierung
• Editorial (Transfer 1/2024)
  
• Materialentwicklung der Zukunft: maßgeschneidert und effizient (Transfer 3/2022)
  Steinbeis-Experten setzen die Software Pace3D für Mikrostrukturdesign und Datenanalyse ein
• Fluide auf strukturierten Oberflächen und in porösen Strukturen (Transfer 4/2016)
  Steinbeis-Experten entwickeln Simulations-Software
• Forschung kompakt | Computergestütztes Design medizinischer Membranen (Transfer 2/2015)
  Steinbeis-Experten entwickeln Simulationssoftware