GeoDict - Das digitale Materiallabor

GeoDict

Die Abhängigkeit makroskopischer Materialeigenschaften auf einer mikroskopischen Materialgeometrie ist ein immer wichtiger werdender wesentlicher Aspekt in vielen aktuellen Materialoptimierungsanwendungen. Der Einfluss der Geometrie auf die Eigenschaft ist allgegenwärtig:

  • von der Faserorientierung
  • der Strebendicke von Schwämmen
  • zu effektiven Steifigkeits- und Permeabilitätstensoren.

GeoDict ist ein generischer Ansatz, um die Charakterisierung von existierenden Materialien und die Entwicklung von neuen Materialien zu integrieren. Indem die Berechnung von Materialeigenschaften auf 3D-Bilder gestützt wird, kann die ständige Verfügbarkeit von µCT-Bildern ausgenutzt werden sowie die relativ leichte Erstellung der 3D-Bilder durch analytische Darstellungen und Oberflächentriangulierungen von Mirkostrukturen.

 

Mehrere leistungsstarke Konzepte stehen zur Verfügung:

  • eine Skriptsprache für Parameter- und Optimierungsstudien
  • eine generische Beschreibungssprache der analytischen Daten
  • zusammen mit Konvertierungsalgorithmen zu Oberflächetriangulierungen
  • und segmentierten 3D-Bildern.

Des Weiteren steht eine Vielzahl eingebundener Tools zur Verfügung, um abstrakte Beschreibungen wie  Faserdurchmesserverteilung, Faserorientierungsverteilung und solide Volumenanteile in konkrete 3D-Bilder, so genannte Realisierungen, zu konvertieren.

 

Vorhersage von Materialeigenschaften

Letztendlich kann auch eine Vielzahl von eingebundenen Tools genutzt werden, um Vorhersagen über die Materialeigenschaften basierend auf der Geometrie und den stofflichen Eigenschaften zu treffen. Die Vorhersage von Materialeigenschaften auf der Mikroskala ist die Grundlage für genaue Simulationen von makroskopischen Eigenschaften.

Die Permabilitätssimulation, der auf einem Bohrkern basiert, hilft dabei, die Strömung durch ein ganzes Ölreservoir nachzuvollziehen. Die Simulation der Elastizitätstensoren, die auf einer Faserorientierung basieren, führt zu einer besseren Vorhersage der Festigkeit von faserverstärkten Materialien.