In seiner Dissertation entwickelt und validiert Kostas Giannis ein neuartiges elastisch-plastisches Multikontaktmodell für die Diskrete-Elemente-Methode (DEM). Ziel ist es, die Vorhersagegenauigkeit von DEM-Simulationen deutlich zu verbessern – insbesondere bei der Verdichtung pharmazeutischer Pulver zu Tabletten unter hohen Lasten.
Das Modell erweitert bestehende Ansätze, indem es sowohl elastische als auch plastische Verformungen von Partikeln realistisch abbildet. Damit lassen sich mechanische Eigenschaften von Tabletten präziser vorhersagen und digitale Zwillinge pharmazeutischer Herstellungsprozesse erstellen. Diese digitalen Abbilder eröffnen neue Möglichkeiten für Prozessüberwachung, -optimierung und die gezielte Entwicklung von Formulierungen, wodurch Qualität und Effizienz in der Tablettenproduktion gesteigert werden können.
Ein weiterer Fokus der Arbeit liegt auf der realistischeren Modellierung von Partikelgeometrien. Während DEM-Simulationen bislang meist kugelförmige Partikel voraussetzten, integriert der neue Ansatz auch nicht-sphärische Formen mithilfe moderner KI-Methoden. Dadurch steigt die Anwendbarkeit von DEM in den Materialwissenschaften und darüber hinaus in vielen Industriezweigen, in denen das Verhalten von Partikeln eine zentrale Rolle spielt.