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:

  • Skriptsprache für Parameter- und Optimierungsstudien
  • Generische Beschreibungssprache der analytischen Daten
  • Konvertierungsalgorithmen zur Oberflächetriangulierungen
  • Segmentierten 3D-Bilder

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.

 

BatteryDict als neues GeoDict-Modul

Seit 2017 haben wir die Zusammenarbeit auch im Bereich der Batteriesimulation deutlich verstärkt, um das »Battery and Electrochemistry Simulation Tool« (BEST) enger mit GeoDict zu verzahnen. Hieraus ist das neue GeoDict Modul »BatteryDict« entstanden, das komplett in GeoDict 2018 integriert ist und die Lösungsalgorithmen der BEST-Löser ansteuert. Somit gibt es neben der Stand-Alone Batteriesimulationssoftware BEST nun auch eine vollständig in GeoDict integrierte Lösung. Es ist seit der Version GeoDict2018 kommerziell verfügbar und bietet BESTmicroFFT-basierte Batteriesimulationen in einem voll in GeoDict integrierten Workflow. Mit der neuen Version GeoDict2019 wurden die Modelle erweitert, so dass Elektroden aus verschiedenen Aktivmaterialien (electrode blends) und mit zusätzlichen Materialklassen (Leitadditive) abgebildet werden.