Simulation
Prozesse aus dem Computer
„Die Geometrie eines Moleküls – das heißt seine dreidimensionale Struktur – hat ganz entscheidende Auswirkungen auf seine Eigenschaften“, sagt Dr. Jutta Köhler, Expertin für die Modellierung von Molekülen am Consortium, der Forschungseinrichtung der Wacker Chemie AG. Für die Entwicklung neuer chemischer Produkte ist es sehr interessant zu wissen, wie ein Molekül tatsächlich auf molekularer Ebene aussieht. So sind zum Beispiel Cyclodextrin-Moleküle so angeordnet, dass sich in ihrem Inneren ein Hohlraum ergibt. Dieser Hohlraum kann ein anderes Molekül als Gast aufnehmen und unter bestimmten Bedingungen wieder freisetzen. Die Kunst dabei ist, ein Cyclodextrin herzustellen, dessen Hohlraum exakt so groß ist, dass ein Gastmolekül genau hineinpasst..
Dr. Jutta Köhler leitet ein Team in der Konzernforschung von WACKER, das sich mit der Modellierung von Molekülen befasst. Die Ladungsoberfläche des Cyclodextrinkomplexes im Hintergrund wurde mit Turbomole/COSMO-RS 2011 berechnet.
Dr. Jutta Köhler leitet ein Team in der Konzernforschung von WACKER, das sich mit der Modellierung von Molekülen befasst. Die Ladungsoberfläche des Cyclodextrinkomplexes im Hintergrund wurde mit Turbomole/COSMO-RS 2011 berechnet.
Hier kommen Simulationen ins Spiel. Am Computer konstruieren Jutta Köhler und ihre Mitarbeiter mehrere Molekülmodelle. Diese werden dann in molekulardynamischen Simulationen und/oder quantenmechanischen Berechnungen simuliert und optimiert. Die natürlichen Bewegungen der Atome und Moleküle in Abhängigkeit von vielen Faktoren werden dabei sichtbar. Das „beste“ Molekülmodell wird dem Labor vorgeschlagen, um es im realen Experiment zu testen.
Computersimulation eines Tiegels, in dem nach dem Czochralski-Verfahren Siliciumingots hergestellt werden.
Computersimulation eines Tiegels, in dem nach dem Czochralski-Verfahren Siliciumingots hergestellt werden.
Vom Labor in die Großserienproduktion
WACKER nutzt Simulationen aber nicht nur zur Entwicklung neuer Anwendungen, sondern vor allem auch zur Anlagenplanung. Mit Simulationen lassen sich komplette Prozesse und Produktionsverfahren nachbilden, bevor es an ihre reale, großtechnische Umsetzung geht. Je nach Fragestellung kommen dabei die verschiedensten Techniken zum Einsatz, um den Ingenieuren anschließend konkrete Vorschläge für Prozessoptimierungen machen zu können. Diese Vorschläge werden je nach Umfang entweder direkt im Betrieb oder vorab in Technikumsanlagen verifiziert. Die Ergebnisse aus den Versuchen können dann auch wieder verwendet werden, um die Simulation zu verfeinern. So ergänzen sich Modell und Betriebsrealität gegenseitig.
