Towards the digital twin of a permanent magnet

Permanentmagnete sind eine kritische Komponente von Elektromotoren und Generatoren in einem breiten Anwendungsspektrum. Das schnelle Wachstum der Windkraft- und Elektromobilitätssektoren hat zu einer stark gestiegenen Nachfrage nach hochleistungsfähigen Permanentmagneten auf Nd-Fe-B-Basis geführt. Begrenzte globale Ressourcen an Seltenerdelementen erfordern die Entwicklung reduzierter oder seltenerdfreier Permanentmagnete. Das Ziel dieses Projekts ist es einen digitalen Zwilling von seltenerdfreien MnAl-C-Permanentmagneten herzustellen. Dies erfordert eine vollständige, quantitative Beschreibung der Mikrostruktur in drei Dimensionen und detaillierte Kenntnisse über die Rolle der verschiedenen Komponenten der Mikrostruktur bei der Bestimmung der magnetischen Eigenschaften. Diese Informationen bilden die Grundlage für mikromagnetische Simulationen der magnetischen Eigenschaften auf der Grundlage realistischer, simulierter Mikrostrukturen. Der digitale Zwilling wird evaluiert, indem er in der Simulation einer bestimmten Magnetfeldhistory ausgesetzt wird und die Ergebnisse mit dem Experiment verglichen werden. Mit Hilfe von maschinellem Lernen wird der Zusammenhang von Experiment und Simulation hergestellt und ein realistisches Modell von MnAl-C Magneten erzeugt. Die Erstellung des digitalen Zwillings eines Permanentmagneten liefert wichtige Beiträge zur Digitalisierung der Materialwissenschaft, zur ökologischen Nachhaltigkeit, zu sauberer Energie und Elektromobilität.