Da die in Forschungsprojekten gewonnenen Ergeb-nisse oft in Form von Methoden, analytischen Lösungen, Programmcodes (Skripte) oder auch Tabellen vorliegen, ist eine Anwendung dieser Ergebnisse für Projektpartner oder Interessenten außerhalb der jeweiligen Projekte mitunter schwierig oder sogar nur mit vertieften Kenntnissen im entsprechenden Fachgebiet möglich. Aus diesem Grund hat sich das Materials Center Leoben (MCL) entschlossen, die Projektergebnisse verstärkt in verallgemeinerter Form in benutzerfreundliche Software-Tools zu integrieren. Diese Software-Tools arbeiten unabhängig von kommerziellen Programm-paketen und externen Programmbibliotheken von verschiedenen Anbietern.
Das MCL setzt damit verstärkt auf eine möglichst breite Verwertung von Forschungsergebnissen. Diese Strategie trägt bereits erste Früchte, wie dies exemplarisch anhand von drei repräsentativen Software-Tools gezeigt werden soll. Diese Software-Tools sind auf Basis von Forschungsergebnissen aus mehreren firmenübergreifenden und strategischen COMET-Projekten sowie nachfolgenden internen Entwicklungsaktivitäten des MCL entstanden.
INARA - Integrity Assessment for Railway Axles
Basierend auf experimentellen Ergebnissen wurde ein Risswachstumsmodell entwickelt, das in der Lage ist, das Verhalten von halbelliptischen Rissen in Radsatzwellen auch bei nicht monotonen Belastungen (Kurvenfahrten, Bergauffahrten) vorher-zusagen. Dieses Risswachstumsmodell wurde in das neue Softwaretool INARA (Integrity Assessment for Railway Axles) integriert, mit dem nun der Einfluss von Lastfolgeeffekten auf die Rissausbreitung bewertet werden kann. INARA ist auch in der Lage, das Wachstum von Ermüdungsrissen unter benutzer-definierter 2D-Spannungsverteilung in einem Eisenbahnwellenquerschnitt unter dem Einfluss von achsensymmetrischen Eigenspannungen vorherzu-sagen. Inzwischen wird INARA nicht nur von ehe-maligen Projektpartnern genutzt, sondern ist auch an einige europäische Bahnbetreiber lizenziert worden - weitere Anfragen sind in Arbeit.
Neben Softwaretools für Produkte, wie am Beispiel der Radsatzwelle gezeigt, wurden auch Software-lösungen für deutlich kleinere Maßstäbe entwickelt, nämlich Software für die Werkstoffentwicklung auf der atomaren Skala.
SEGROcalc – Grain boundary design tool
Mit SEGROcalc kann die Seigerung an Korngrenzen in Metallen berechnet werden, um grundlegende Rückschlüsse auf korngrenzendominierte Eigen-schaften von Werkstoffen (Umformbarkeit, Festig-keit, Wasserstoffversprödung, Diffusion, Korn-wachstum, Ausscheidungen und vieles mehr) zu ziehen. Die Software ermöglicht die Berechnung der zeitlichen Entwicklung der Konzentration von Legierungs- sowie Verunreinigungselementen an Korngrenzen in Abhängigkeit von der Temperatur und die daraus resultierenden Auswirkungen auf die Korngrenzeneigenschaften. Dies ermöglicht nicht nur eine gezielte Design von Eigenschaften, sondern auch die computergestützte Auslegung von Wärmebe-handlungen. Der zentrale Parameter, die Entmi-schungsenergie, wird aus einer Datenbank gewonnen, wobei Werte aus Experimenten, phänomenolo-gischen Modellen oder aus hochpräziser atomisti-scher Modellierung zur Verfügung stehen.
GreenALM - High-throughput ab-initio solver
Mit GreenALM hat MCL einen hocheffizienten ab-initio-Solver für den speziellen Zweck der ab-initio-basierten Legierungsentwicklung mittels Berech-nungen mit hohem Berechnungsdurchsatz entwickelt. GreenALM (Green's functions based Alloy Modeling) ist ein Software-Toolkit, das auf der Dichtefunktional-theorie mit einem Greenschen Funktionen-Ansatz basiert. GreenALM ist besonders effizient und viel-seitig für die Berechnung von chemisch und magne-tisch komplexen Legierungen, einschließlich Mehrkomponenten-Legierungen und paramagne-tischer Systeme. Darüber hinaus bietet GreenALM einen Workflow zur Berechnung der Thermodynamik von Legierungen.
Demo-Versionen der drei beschriebenen Software-Tools sowie weitere Software-Lösungen finden Sie auf der MCL-Homepage (www.mcl.at/software).
Projektkoordination (Story)
Dr. Jürgen Maierhofer
Gruppenleiter Computational Product Reliability
Department Simulation
T +43 (0) 3842 45922 – 41
Juergen.maierhofer(at)mcl.at
Projektpartner: An der Entwicklung der Software-Tools waren mehrere Wissenschafts- und Firmenpartner beteiligt.