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Digitalisierung einer Prozesskette zur Herstellung, Charakterisierung und prototypischen Anwendung magnetokalorischer Legierungen

Projektlaufzeit: 01.02.2021 – 31.01.2024

Ansprechperson(en)

Publikationen

Poster

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2023-09-22_Vollversammlung_Poster_Methoden_DiProMag

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2022-11-03_Vollversammlung_Poster_DiProMag

Vorträge

2023-09-22_Vollversammlung_DiProMag

2022-08-22_ACHEMA_DiProMag

2021-06-10_BMBF_KickOff_DiProMag

2022-03-17_Vollversammlung_DiProMag

Damit die Klima-Anlage nicht zum Klima-Killer wird – mit digitalen Methoden zur klimaverträglichen Kühlung der Zukunft

Die gesamte Klimatechnik, aber auch aktuelle und zukünftige Schlüsseltechnologien wie Künstliche Intelligenz oder Quantencomputer, sind ohne Heiz- und vor allem Kühlgeräte überhaupt nicht denkbar. Dies gilt für den Standort Deutschland, aber in noch größerem Maße für die USA, China oder Indien. Für die Verringerung des damit verbundenen CO2 -Ausstoßes sind alternative Kühl- und Heizkonzepte, die weniger Energie benötigen und umweltverträgliche Materialien nutzen, von großer Bedeutung. Mit den in diesem Projekt betrachteten sog. „magnetokalorischen“ Materialien sollen technische Innovationen gelingen, die zu einer strom-sparenden und umweltschonenden Kälteerzeugung beitragen – und das vom Privathaushalt bis zur industriellen Nutzung. Die Kälteerzeugung beruht dabei auf einer durch ein Magnetfeld steuerbaren Umwandlung der kristallinen Struktur der Materialien, bei der Energie freigesetzt oder gespeichert wird. Dieser Prozess kann die klassische Kälteerzeugung durch Kompression und Expansion in Kompressoren, häufig unter Verwendung von umweltschädlichen Kühlmitteln, ersetzen. Gemeinsam mit dem Industriepartner Miele soll die gesamte Prozesskette von der experimentellen Herstellung und Charakterisierung der magnetokalorischen Materialien über deren theoretische Beschreibung bis zum Aufbau eines Demonstrators realisiert und durchgehend digitalisiert werden. Basierend auf einem neuen Ansatz zur skalierbaren Entwicklung umfangreicher Ontologien werden alle Prozessdaten und verfolgten Absichten digital repräsentiert. Über ein spezielles Verfahren werden diese strukturierten und unstrukturierten Daten zum Trainieren eines hochdimensionalen Datenraumes verwendet, um über Analogieschlüsse vollständig digital neues Wissen über materialphysikalische Zusammenhänge zu gewinnen. Langfristiges Ziel ist der Aufbau einer digitalen magnetokalorischen Materialbasis und deren Nutzung für die Entdeckung und Entwicklung besserer Materialeigenschaften, um zukünftig schneller, effektiver und kostengünstiger industrietaugliche Lösungen in kürzerer Zeit zu finden.

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© FH Bielefeld
Vom magnetokalorischen Material (links) über die Prozessdigitalisierung auf der Basis von Ontolo-gien (Mitte) zum klimaverträglichen Kühlschrank (rechts).