Zur Verringerung der Herstellungskosten und des Gewichtes von Komponenten der Luft- und Raumfahrt sowie die Steigerung deren Funktionalität und Leistungsfähigkeit werden unter anderem metallische Werkstoffe und Strukturen erforscht. Hierbei liegt der Fokus auf der Entwicklung Charakterisierung und Bewertung von Leichtmetallen und Hochtemperaturlegierungen. Dafür werden sowohl experimentelle Methoden als auch Modellierung- und Simulationstools angewendet, wobei der Fokus auf multiskalaren mehrdimensionalen Methoden liegt. Die Untersuchungsmethoden reichen beispielsweise von der in-situ Synchrotron-Tomographie und –Beugung mit sub-Mikrometerauflösung bis hin zu strukturmechanischen Versuchen an rumpfähnlichen Proben mit Meterabmaßen.
Mit dem Schwerpunkt Materials Design erforscht die Gruppe „Werkstoff-Design und -Engineering“ folgenden Themen:
Additive Fertigung von metallischen Legierungen
Die F&E Arbeiten umfassen neben der Verfahrensentwicklung für bestehende Legierungssysteme auch die Entwicklung neuer Legierungen, die speziell auf die metallurgischen Bedingungen vom selektiven Laserschmelzen ausgerichtet sind. Hier werden insbesondere die in der Luft- und Raumfahrt relevanten Titanlegierungen und Titanaluminide für Triebwerksanwendungen betrachtet.
Grenzflächenforschung für stoffschlüssige Fügeverfahren und hybride Werkstoffe
Die Arbeiten beziehen sich vor allem auf das adhäsive Fügen von Metallen mit Polymeren. Dies ist Grundlage sowohl für strukturelle Klebungen wie auch für Werkstoffverbunde (z.B. Faserverbundkunstoff-Metall-Laminate). Teil der Forschungsarbeiten in diesem Bereich sind auch die Fügezonen von Lötverbindungen und Metallmatrix-Verbundwerkstoffe.
Legierungen für das Transportwesen
In diesem Bereich werden konventionell und mittels alternativer Verfahren (z.B. Schmelzflusselektrolyse) hergestellte Legierungen erforscht. Vor allem die Entwicklung und Charakterisierung von Titan- und Aluminiumlegierungen für den Transportsektor spielen eine zentrale Rolle.
Mit Schwerpunkt Werkstoffmechanik und Lebensdauerbewertung charakterisiert und bewertet die Gruppe „Lebensdauer und Werkstoffmechanik“ das mechanische Verhalten von metallischen Werkstoffen und Strukturen auf Proben- und Komponenten-Level mit experimentellen, mikrostrukturellen und numerischen Methoden. Darüber hinaus werden Modelle zur Zuverlässigkeitsbewertung und Lebensdauervorhersage für Komponenten der Luft- und Raumfahrt entwickelt und im Rahmen von multidisziplinären Optimierungen angewandt. Forschungsgebiete der Gruppe sind:
Ermüdung und Bruchmechanik
Mit Hilfe von experimentellen, numerischen und mikroanalytischen Methoden wird das mechanische Verhalten von metallischen Werkstoffen und Strukturen der Luftfahrt charakterisiert und mittels geeigneter Modelle vorhersagbar gemacht. Hierbei werden neben klassischen werkstoffmechanischen Versuchen auch strukturmechanische Versuche an rumpfnahen Strukturen durchgeführt.
Lebensdauer & Zuverlässigkeit
Für die Lebensdauervorhersage und Zuverlässigkeitsbewertung von Komponenten der Luft- und Raumfahrt werden effiziente Modelle zur Vorhersage des Werkstoff- und Bauteilverhaltens entwickelt und im Rahmen von multidisziplinären Optimierungen angewandt.
Reibrührschweißen
Das mechanische Verhalten von reibrührgeschweißten Verbindungen wird mittels werkstoffmechanischen Methoden untersucht und mit der Mikrostruktur des gefügten Werkstoffs korreliert.