Forschergruppen
Die wissenschaftlichen Mitarbeiter des LWW sind in vier Forschergruppen organisiert. Unter der Leitung eines erfahrenen Wissenschaftlers treffen sich die Gruppenmitglieder regelmäßig zum Austausch von Forschungsfortschritt, zur Diskussion auftretender Fragestellungen und der sich daraus ergebenden Ideen für zukünftige Projekte:
Die Forschergruppe unter der Leitung von Dr. Philipp Frint beschäftigt sich grundlegend mit Verfahren der hochgradig plastischen Umformung (severe plastic deformation: SPD) und den mit Hilfe dieser Verfahren hergestellten Materialien. Die untersuchten Werkstoffe weisen häufig außergewöhnliche, teils ultrafeinkörnige (ultrafine-grained: UFG) Mikrostrukturen auf. Mit Hilfe verschiedener hochauflösender elektronenmikroskopischer Verfahren werden diese Strukturen charakterisiert. Die Bestimmung der mechanischen Eigenschaften auf verschiedenen Längenskalen hilft dabei, das komplexe Zusammenspiel der Gefüge-Eigenschaftsbeziehungen zu verstehen.
Zentrale Forschungsschwerpunkte in der Gruppe sind:
- Equal-Channel Angular Pressing (ECAP) in einem weiten Temperaturbereich (-70 °C bis 350 °C)
- Grundlagenforschung an reinen Metallen wie Kupfer, Aluminium und Magnesium
- Ausscheidungskinetik nach SPD an mittel- bis hochfesten Aluminiumlegierungen
- Lokalisierungsphänomene durch SPD-Verfahren
- Wissenstransfer in industrienahe SPD-Prozesse (z.B. Skalieren von ECAP)
Die Forschergruppe (Leitung: Dr.-Ing. Sebastian Fritsch) beschäftigt sich einerseits mit der thermischen und/oder mechanischen Behandlung verschiedener Werkstoffe und andererseits mit hochspezialisierter Werkstoffprüfung. Die in neuen Processing-Routen thermomechanisch behandelten Werkstoffe (Stähle, Al-, Mg-, Cu- oder Ti-Legierungen) weisen häufig deutlich verbesserte mechanische Eigenschaften auf als die Ausgangswerkstoffe. Die hochspezialisierte Werkstoffprüfung reicht von mehrachsigen Versuchen mit überlagerten Spannungszuständen (Druck-Scher-Versuche an Mg, NiTi, Ti, Cu) über äquibiaxiale Versuche (Druck-Druck-Versuch, Schichtstauchversuch) bis hin zu Versuchen mit sehr hohen Dehnraten (Split-Hopkinson-Versuch, Rotationsschlagwerk, Fallwerk) in unserem Hochdynamik-Labor. Mit Hilfe von Mikrostrukturuntersuchungen soll zum Verständnis verschiedener komplexer Phänomene (biaxialer Bauschinger-Effekt, texturdominiertes Versagen in Magnesium beim Druck-Scher-Versuch) beigetragen werden.
Zentrale Forschungsschwerpunkte in der Gruppe sind derzeit:
- Biaxialer Bauschinger-Effekt an Stahl- und Aluminiumfeinblechen
- Mechanische Zwillingsbildung unter mehrachsiger Belastung
- Thermomechanische Behandlung von Titan
- Druck-Scher-Versuche an Magnesium, Titan, Nickel-Titan und Kupfer
- Crashverhalten hybrider Verbunde
In der Forschergruppe Smart Materials (Leitung: Dipl.-Ing. Sandra Hahn) sind experimentelle Arbeiten an NiTi-Formgedächtnislegierungen eng mit der Simulation/Modellierung des Umwandlungsverhaltens verbunden. Die besonderen thermo-mechanischen Eigenschaften dieser Funktionswerkstoffe werden mit Hilfe Proben verschiedenster Größe auf allen Längenskalen bestimmt. Sowohl substratgebundene und freie Schichten (mit Dicken von wenigen Mikrometern) als auch Drähte sowie konventionelle Proben (mit Abmessungen im Zentimeterbereich) werden unter einfachen sowie komplexen Spannungszuständen untersucht. Die Auswertung der Messdaten wird ergänzt durch den Abgleich mit verschiedenen Modellierungsansätzen. Dabei stehen die mikromechanische Modellierung der Zwillingsbildung und die FEM-Simulation des makroskopischen pseudoelastischen Materialverhaltens im Vordergrund.
Wesentliche Forschungsschwerpunkte der Gruppe sind derzeit:
- Entstehung des komplexen martensitischen Gefüges in polykristallinen und epitaktischen NiTi-Schichten
- Bestimmung der Zwillingsgrenzenenergie und der elastischen Eigenschaften des Austenits sowie des spannungsinduzierten oder selbstakkomodierten Martensits
- Lokalisierungsphänomene unter komplexen Spannungszuständen
- Mikromechanische Modellierung von NiTi-Zwillingen
- FEM-Simulation pseudoelastischer Formgedächtnislegierungen
Die Forschergruppe Simulation (Leitung: Prof. Wagner) unterstützt die experimentellen Arbeiten am LWT durch begleitende Berechnungen und Simulationen, die methodisch von der Atomistik (ab inito-Verfahren und Molekulardynamik) über die Mikromechanik bis zur Finite Elemente Methode reichen. Ein Hauptaugenmerk liegt auf der Modellierung und Simulation von Funktionswerkstoffen mit besonderem Werkstoffverhalten wie NiTi-Formgedächtnislegierungen. Darüber hinaus beschäftigt sich die Gruppe mit der Simulation verschiedenster, speziell am LWT weiterentwickelter Versuchsaufbauten und -Verfahren. Dazu zählen beispielsweise das ECAP-Verfahren, Prüfstände für biaxiale Druck-Druck-Verformung von Blechwerkstoffen oder der Split-Hopkinson-Aufbau für die hochdynamische Prüfung.
Wesentliche Forschungsschwerpunkte der Gruppe sind momentan:
- FEM-Simulation pseudoelastischer Formgedächtnislegierungen
- Mikromechanische Modellierung von NiTi-Zwillingen
- Berechnungen zur Auswertungen von biaxialen Versuchen an Blechwerkstoffen
- FEM-Simulation zum ECAP-Verfahren
- FEM-Analysen zur Verformung im Split-Hopkinson-Aufbau
- Beschreibung der Wellenausbreitung bei Crashbeasltung hybrider Verbunde
