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Multiskalige Materialmodellierung
für eine zielorientierte Material- und
Prozessentwicklung
Multiskalige Materialmodellierung (Multiscale Ma-
terials Design) eröffnet tiefgehende Einblicke in den
Aufbau und die daraus resultierenden Eigenschaften
von Werkstoffen auf allen Längenskalen. Darüber hin-
aus ergeben sich daraus auch wesentliche Ansätze für
eine anwendungsorientierte Entwicklung von Materia-
lien und Prozessen.
So werden beispielsweise die Ermüdungseigenschaf-
ten von Bauteilen wesentlich von den Eigenspannun-
gen an hochbelasteten Stellen beeinflusst. Diese sind
wiederum die Folge von zeitlich und örtlich unter-
schiedlichen Dehnungen während des Abschreckens
und insbesondere auch während der Phasenumwand-
lung. Die heute verfügbaren Modelle zur Beschreibung
der Eigenspannungsentwicklung während eines Här-
teprozesses liefern oft gute Trends, aber keine ausrei-
chenden quantitativen Ergebnisse. Die Einbeziehung
von Materialdaten aus DFT-Berechnungen (atomare
Skala) in mikromechanische Modelle (Mikrometerska-
la) erlaubt beispielsweise die Entwicklung von Materi-
almodellen, mit denen der Spannungseinfluss auf die
Dehnungen während der Martensitumwandlung zu-
verlässiger als bisher beschrieben werden kann. Dies
ermöglicht künftig auch eine genauere Vorhersage der
Eigenspannungsverteilungen in gehärteten Bauteilen.
Modell eines Kristalls zur Berechnung treibender Kräfte
für die martensitische Phasenumwandlung sowie der
elastischen Konstanten
Mikromechanisches Modell zur Be-
rechnung der Bremskräfte zufolge einer
martensitischen Phasenumwandlung
Verbessertes Modell zur Vorhersage des Einflusses einer
mechanischen Spannung auf die Dehnung während der
Martensitumwandlung
Simulierte Eigenspannungsverteilung in einem Bauteil
FORSCHUNGSSCHWERPUNKT
COMET K2 MPPE
Technologische
Errungenschaften