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Experimentelle und numerische Methoden

Auffaltung einer metallischen Oxidationsschutzschicht nach thermomechanischer Ermüdung

Immer kürzere Entwicklungszeiten für neue Bauteile und Aggregate erfordern die beschleunigte und genaue Ermittlung von Werkstoffkenndaten. Durch die Kombination von experimentellen und numerischen Methoden lässt sich die Zahl zeitaufwändiger Experimente ohne Verlust an Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Daten reduzieren. Um das Potential von Werkstoffen im Betrieb besser auszuschöpfen, werden erhöhte Anforderungen an die Kenntnis des Schädigungs- und Versagensverhaltens der verwendeten Materialien gestellt. Der Einsatz von hybriden Werkstoffen und Bauteilen aus unterschiedlichen Werkstoffklassen, z.B. Verbindungen zwischen Polymeren und Metallen oder metallisch keramische Schichtsysteme, hängt wesentlich von der Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Lebensdauerabschätzung im Betrieb ab. Hohe Zuverlässigkeit mit gleichzeitig verringertem Aufwand lässt sich nur mit verbesserten bzw. neuen Methoden erzielen, die thermische und mechanische Prüfungen, mikroskopische Analysen sowie physikalische Modellierung und Simulation verbinden.

Aktuelle Themen im Forschungsfeld Experimentelle und numerische Methoden:

• betriebsnahe Testmethoden für Turbinenwerkstoffe
• Methoden zur zeitökonomischen Lebensdauerabschätzung (Beschleunigung von thermomechanischen Prüfungen, Monitoring von Schädigungsparametern)
• Methoden zur Ermittlung von Werksstoffkenndaten, u. A. für Schichten
  Modellierung des Verhaltens von Werkstoffen und Werkstoffübergängen bei thermischer und mechanischer Beanspruchung

Simulation der Amplitudenänderung einer Auffaltung nach 24 thermomechanischen Lastzyklen

Themen im Aufbau:

• Implementierung von mathematischen Optimierungsmethoden in die Werkstoff- und Bauteilentwicklung
• Hybride experimentell-numerische Methoden zur effizienten Ermittlung von Werkstoffkenngrößen

Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten erfolgen in enger Zusammenarbeit mit den Fachabteilungen der Institute für Werkstoff-Forschung und Bauweisen- und Konstruktionsforschung sowie im Rahmen von Projekten mit Partnern aus der Industrie, mittelständischen Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Hochschulen.

Das Angebot des DLR:

• Beratung
• Gemeinsame Antragstellung und Durchführung von öffentlich geförderten Projekten
• Durchführung von Forschungsarbeiten im Auftrag

Förderung wissenschaftlichen Nachwuchses, Betreuung von Diplom- und Doktorarbeiten, Postdoktorale Weiterbildung

Projekte:

Modellierung und Simulation von TiAl-Werkstoffen, Patenschaftsprojekt mit Industriepartner
Entwicklung und Validierung von Softwaretools zur Bewertung und Optimierung von hoch belasteten Werkstoffen, BMBF-Verbundprojekt ‚OPTIMAT’ in Rahmen des WING-Programms
Wechselwirkung zwischen zeit- und zyklenzahlabhängigen Schädigungsmechanismen in Hochtemperaturwerkstoffen, Gemeinschaftsprojekt‚INTERACTION’, Deutsche Forschungsgemeinschaft und National Science Foundation der USA im ‚Materials World Network’