Forschungsgruppe Physikinformierte Neuronale Netze
Das Mechatronik-Institut Bocholt und das Institut für Maschinenbau in Gelsenkirchen haben Promotionsvorhaben in aktuellen Forschungsbereichen durchgeführt, die unter der Klammer der sogenannten Physics-Informed Neural Networks (PINNs) erweitert und industrietauglicher gemacht werden können.
Insbesondere bei der Betrachtung von Varianten zur Optimierung von mechanischen Strukturen oder physikalischen Vorgängen können sie mit herkömmlichen numerischen Simulationen kombiniert werden und Untersuchungen signifikant beschleunigen.
Strömungsdynamik
Am Mechatronik-Institut Bocholt sind in den letzten Jahren mehrere wissenschaftliche Untersuchungen von PINNs im Bereich der Strömungsdynamik durchgeführt worden. Der Fokus der andauernden Forschungstätigkeit liegt auf der Anwendung von PINNs zur Erstellung von Modellen technischer (turbulenter) Strömungen, mit denen die Strömung für beliebige geometrische Varianten valide vorhergesagt werden kann. Erfolgreich angewandt wurden PINNs am MIB für Profile der Blätter von Windenergieanlagen unter variablen Anströmrichtungen sowie für die Belüftung von Nutztierställen unter variablen Parametern wie Anströmrichtung und Stallarchitektur.
Topologieoptimierung
Am Institut für Maschinenbau wurde in den letzten Jahren ein Promotionsvorhaben über Topologieoptimierungen unter Berücksichtigung von Fertigungsrestriktionen durchgeführt. Die Erfüllung dieser Restriktionen ist erforderlich, um die optimierten Strukturen fertigen zu können und das Werkzeug der Topologieoptimierung so industrietauglich zu machen.
Die erforderlichen Finite-Elemente-Berechnungen und die Anpassung an die sich ändernden Bauteilkonturen sind sehr aufwändig. Hier verspricht der Einsatz von PINNs ebenfalls erhebliche Reduzierungen.
Team
An den genannten Beispielen und weiteren Anwendungen wie Getriebeherstellung, Stahlschweißkonstruktionen oder der Verbesserung des Angebotsprozesses von Dampfturbinen arbeitet das Team Christopher Colling, Dirk Fröhling, Jan Hauke Harmening, Klaus Mecking, Chandra Narra, Franz-Josef Peitzmann und Marcel Seiler.
