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3D Microstructure Reconstruction of Aerogels via Conditional GANs

Pandit, Prakul und Kanagasenthinathan, Sugan und Rege, Ameya Govind (2025) 3D Microstructure Reconstruction of Aerogels via Conditional GANs. ICLR 2025, 2025-04-24 - 2025-04-28, Singapore.

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Offizielle URL: https://openreview.net/forum?id=ez0PCVfrY7

Kurzfassung

Aerogels are low-density and highly porous materials (90–99% porosity) with exceptional thermal and mechanical properties, governed by their intricate nanoporous microstructure. Understanding their structure-property relationships is essential for optimizing their performance across industrial applications. A sig- nificant challenge appears in precisely identifying the complete pore space and thus mapping their microstructural morphology of aerogels. This work presents a deep learning-driven digital twin framework for aerogels, leveraging Conditional Generative Adversarial Networks (cGANs) and Convolutional Neural Networks (CNNs) for 3D microstructure reconstruction and predictive modeling. Our ap- proach reconstructs 3D aerogel microstructures from synthetic 2D scanning elec- tron microscopy (SEM) images that mimic real samples by incorporating depth effects. A CNN predicts key microstructural parameters, including pore radius, relative density, and pore size distribution, with minimal error. A 3D cGAN then generates aerogel microstructures by capturing global spatial features and conditioning on the extracted parameters. We demonstrate that conditioning improves the fidelity of reconstruction by en- forcing physically meaningful constraints. This method provides a scalable, data- driven approach for microstructure modeling, enabling efficient structure-property predictions, and guiding aerogel design for targeted applications.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/217937/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:3D Microstructure Reconstruction of Aerogels via Conditional GANs
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Pandit, PrakulPrakul.Pandit (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1343-3046NICHT SPEZIFIZIERT
Kanagasenthinathan, Sugansugan.kanagasenthinathan (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rege, Ameya GovindAmeya.Rege (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9564-5482NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:generative AI, Aerogels, GAN
Veranstaltungstitel:ICLR 2025
Veranstaltungsort:Singapore
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:24 April 2025
Veranstaltungsende:28 April 2025
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Straßenverkehr
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V ST Straßenverkehr
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - FFAE - Fahrzeugkonzepte, Fahrzeugstruktur, Antriebsstrang und Energiemanagement
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Aerogele und Aerogelverbundwerkstoffe
Hinterlegt von: Pandit, Prakul
Hinterlegt am:03 Dez 2025 08:52
Letzte Änderung:03 Dez 2025 08:52

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