Abteilung Experimentelle und Numerische Methoden
Die beschleunigte Ermittlung von Werkstoffkenndaten und die zuverlässige Vorhersage des Werkstoffverhaltens ist ein wesentlicher Baustein, um die Entwicklungszeiten neuer Werkstoffe und Werkstoffsysteme deutlich zu reduzieren. Durch die Kombination von experimentellen und numerischen Methoden lässt sich die Zahl zeitaufwändiger Experimente ohne Verlust an Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Daten minimieren.
Die Abteilung Experimentelle und Numerische Methoden fokussiert sich auf Methoden, die auf der genauen Kenntnis des Werkstoffverhaltens bei mechanischen und thermischen Beanspruchungen beruhen. Das Werkstoffverhalten wird durch Werkstoffeigenschaften auf verschiedenen Längenskalen beeinflusst. Auf mikroskopischer Ebene entscheidet sich oft, wie sich ein Werkstoff bei einer Beanspruchung verhält. Deshalb werden in der Abteilung sowohl die Charakteristika von Mikrostrukturen mittels 2- und 3-dimensionaler bildgebender Verfahren bestimmt als auch basierend auf diesen Daten mikrostrukturbasierte numerische Modelle entwickelt.
Vorhandene Parameter entscheiden über die Vorhersage des Werkstoffverhaltens
Eine weitere notwendige Zutat, um mit solchen Modellen das Werkstoffverhalten vorherzusagen, sind die konstitutiven Werkstoffgesetze der Gefügebestandteile. Im einfachsten Fall muss der Elastizitätsmodul bekannt sein. Je nach Beanspruchung müssen jedoch viele weitere Parameter gegeben sein, mit denen z.B. das plastische Verformungsverhalten bei hohen Temperaturen beschrieben werden kann.
Die Bewertung der numerischen Modelle erfolgt in Validierungsexperimenten, die mit den Simulationsrechnungen validiert werden.
Wenn es um Werkstoffe für hoch beanspruchte Bauteile wie z.B. Turbinenschaufeln in Triebwerken geht, werden komplexe Versuchseinrichtungen aufgebaut, um die Werkstoffmodelle für betriebsnahe Beanspruchungen zu validieren. Ein Beispiel ist die Versuchsanlage für thermomechanische Beanspruchungen in kontrollierten Temperaturgradienten (Thermal Gradient Mechanical Fatigue, TGMF).
Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten erfolgen in enger Zusammenarbeit mit den Fachabteilungen der Institute für Werkstoff-Forschung und Bauweisen und Strukturtechnologie sowie im Rahmen von Projekten mit Partnern aus der Industrie, mittelständischen Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Hochschulen.
Projekte:
· Hochtemperaturermüdung im DFG-Sonderforschungsbereich TR130 ‚Vom Atom zur Turbinenschaufel‘
· Modellierung und Simulation von TiAl-Werkstoffen in Kooperation mit Industriepartnern
· Charakterisierung von Hochtemperaturwerkstoffen mittels hochenergetischer Synchrotron Röntgenstrahlung in Kooperation mit der Embry-Riddle Aeronautical University, FL, USA und dem Argonne National Laboratory, Il, USA
Wenn Sie mehr über unsere Arbeit erfahren möchten, zögern Sie nicht uns zu kontaktieren. Wir bieten unter anderem folgende Leistungen an:
