idw – Informationsdienst Wissenschaft
Nachrichten, Termine, Experten
Nachrichten, Termine, Experten
Im Forschungsprojekt DigiChrom arbeiten elf Partner im Rahmen der vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) geförderten Plattform „MaterialDigital“ zusammen. Ihr Ziel: Künstliche Intelligenz einsetzen, um Beschichtungsprozesse präziser und effizienter zu steuern. Mit dabei sind Prof. Dr. Timo Sörgel und sein Team vom Zentrum Elektrochemische Oberflächentechnik (ZEO) der Hochschule Aalen, die ihre Expertise in der Galvanotechnik einbringen.
Ob Armaturen oder Werkzeuge, Autos oder Züge: Glänzende Beschichtungen aus Hartchrom sind allgegenwärtig. Hinter dem Glanz steckt ein aufwändiger elektrochemischer Prozess: die Galvanotechnik. Dabei wird Metall – in diesem Fall Chrom – mittels Strom und Elektrolyten auf ein Substrat abgeschieden. Um solche galvanisch erzeugten Hartchromschichten noch leistungsfähiger zu machen, können funktionale Partikel in die Schicht eingebettet werden. An dieser Methode, der sogenannten Dispersionsabscheidung, forscht der Maschinenbauer Mahmoud Elkady im Team von Prof. Dr. Timo Sörgel am Zentrum Elektrochemische Oberflächentechnik (ZEO).
Der gebürtige Ägypter ist seit 2023 als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Hochschule Aalen tätig. Zunächst unterstützte er das SmartPro-Forschungsnetzwerk, bevor er die Chance ergriff, am ZEO eine Promotion zu verfolgen. Elkady erklärt: „Bei der Dispersionsabscheidung betten wir winzige Partikel in Metallschichten ein, um deren Eigenschaften gezielt zu verbessern. Unsere Partikel sind nur etwa einen halben Mikrometer groß. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar ist rund 100 Mikrometer dick. Trotz ihrer geringen Größe können die Partikel viel bewirken: Sie erhöhen beispielsweise deutlich die Verschleißfestigkeit und dadurch werden Materialien geschaffen, die selbst härtesten Anforderungen standhalten – zum Beispiel in der Luft- und Raumfahrt.“
Viele Wege zur Beschichtung
In Forschung und Industrie stellt sich bei Beschichtungsprozessen immer wieder dieselbe Herausforderung: Es gibt zahlreiche Prozessparameter wie Temperatur, Stromdichte, Strömung oder Abscheidezeit, die in weiten Bereichen variieren können. Besonders ihre Wechselwirkungen beeinflussen die Schichteigenschaften auf komplexe Weise und lassen sich oft kaum vorhersagen. „In der Praxis wurde häufig nach dem Prinzip ‚Trial-and-Error‘ – Versuch und Irrtum – gearbeitet, bis die gewünschten Eigenschaften erreicht waren“, erklärt Elkady. „Doch dies ist zeitaufwändig und teuer, da man vollfaktoriell arbeiten muss. Das heißt, in jeder Versuchsreihe wird immer nur einer der vielen Parameter variiert.“ Wie wäre es, wenn man den optimalen Prozess nicht durch Ausprobieren finden müsste, sondern ihn vorhersagen könnte? Genau hier setzt das Forschungsprojekt DigiChrom an.
KI und Simulation ersetzten den Zufall
Im Projekt DigiChrom – Teil der vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) geförderten Plattform „MaterialDigital“ – arbeiten Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft gemeinsam daran, Chrombeschichtungsprozesse durch einen kombinierten Ansatz aus klassischen Versuchsreihen, Simulation und künstlicher Intelligenz (KI) gezielt zu optimieren. Elkady liefert die dafür nötige Datengrundlage: Er variiert systematisch Prozessparameter im Chrombeschichtungsprozess und dokumentiert die resultierenden Eigenschaften. Diese Daten fließen in zwei Richtungen: Ein Projektpartner, die Universität Bayreuth, trainiert ein KI-Modell, das Vorhersagen darüber trifft, welche Parameter zu welchen Eigenschaften führen. Die Hochschule Offenburg nutzt die Daten zudem, um die Mikrostruktur der Schichten zu simulieren – ein entscheidender Schritt, denn die Mikrostruktur beeinflusst maßgeblich die Funktion der Schicht. Nur wenn sie gezielt gesteuert werden kann, lassen sich gewünschte Eigenschaften zuverlässig erreichen.
Die Digitalisierung von Chromschichten im Rahmen von MaterialDigital ist nur der erste Schritt auf dem Weg zu einer digitalisierten Galvanotechnik. „Langfristig wollen wir ein umfassendes digitales Wissen über verschiedene Materialklassen, Beschichtung wie auch Substrat aufbauen. In Zukunft wird es so irgendwann möglich sein, auf Basis dieser vollständigen Kenntnis von Parameter-Eigenschafts-Zusammenhängen das Potential von Materialien und Prozessen bei minimalstem Entwicklungsaufwand maximal auszuschöpfen“, erklärt ZEO-Leiter Prof. Dr. Timo Sörgel. „Wir freuen uns, unsere Expertise in Galvanotechnik in dieses zukunftsweisende Vorhaben einzubringen.“
Prof. Dr. Timo Sörgel (timo.soergel@hs-aalen.de)
Mahmoud Elkady (mahmoud.elkady@hs-aalen.de)
Mahmoud Elkady forscht im Team von Prof. Dr. Timo Sörgel an der Optimierung von Hartchromschichten.
Source: Taylor Rystrom
Copyright: © Hochschule Aalen
Criteria of this press release:
Business and commerce, Journalists, Scientists and scholars
Information technology, Materials sciences, Mechanical engineering
transregional, national
Research projects
German
Mahmoud Elkady forscht im Team von Prof. Dr. Timo Sörgel an der Optimierung von Hartchromschichten.
Source: Taylor Rystrom
Copyright: © Hochschule Aalen
You can combine search terms with and, or and/or not, e.g. Philo not logy.
You can use brackets to separate combinations from each other, e.g. (Philo not logy) or (Psycho and logy).
Coherent groups of words will be located as complete phrases if you put them into quotation marks, e.g. “Federal Republic of Germany”.
You can also use the advanced search without entering search terms. It will then follow the criteria you have selected (e.g. country or subject area).
If you have not selected any criteria in a given category, the entire category will be searched (e.g. all subject areas or all countries).
