Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM
Quantenchemische Simulation von Wasserstoff an Grenzflächen und im Werkstoffgefüge
Zur Aufklärung elementarer Mechanismen in Werkstoffen, zur Identifikation von Ursache-Wirkungs-Zusammenhängen, zur Berechnung und Vorhersage von Materialeigenschaften und -verhalten bieten wir quantenchemische Simulation an. Damit erhalten Sie ein tieferes Verständnis über Ihren Werkstoff, können Werkstoffalternativen besser miteinander vergleichen und können fundiertere Entscheidungen treffen.
Wir simulieren
- das physikalische und chemische Verhalten von Wasserstoff an Oxid- Metall- und Kohlenstoffoberflächen und klären auf, ob und warum es möglicherweise zur Korrosion und Diffusion kommt,
- das Verhalten von Energie- und Funktionsmaterialien durch Wasserstoffbehandlung und wie gezielte Modifikationen zur Performancesteigerung eigesetzt werden können,
- die Optimierung (photo-)elektrochemischer Katalysatormaterialien, die zur Wasserstoffherstellung eingesetzt werden,
- die tribochemisch induzierte Wasserstofffreisetzung in geschmierten Tribokontakten und deren Auswirkungen.
Multiskalensimulation physikalischer und mechanischer Werkstoffeigenschaften
Für die computergestützte Bauteilbewertung und die virtuelle Bauteilentwicklung entwickeln wir individuelle Simulationsmodelle für Temperaturfelder, metallische Gefüge und Composites, Spannungs-Dehnungs-Zustände innerhalb des Werkstoffs und Simulationsmodelle zur Nachbildung der Wasserstoffdiffusion im Bauteil und zur Optimierung des Materialverhaltens.
Wir entwickeln für Sie werkstoffspezifische Simulationsmodelle und Kriterien zur Ermittlung der Mikrostruktur-Eigenschafts-Beziehungen, zur Vorhersage der wasserstoffunterstützten Rissbildung und Berechnung der statischen Belastungsgrenzen für jedes Finite Element eines simulierten Bauteils für beliebige Bauteilgeometrien.
Wir entwickeln für Sie Materialmodelle für Composites unter Berücksichtigung aller relevanten Umgebungs- und Belastungsszenarien zur Benutzung im Rahmen üblicher FEM-Systeme
Modellierung von Tribokontakten
Wir entwickeln für Sie Multiskalenmodelle tribologischer Systeme mit dem Ziel die grundlegenden Mechanismen von Reibung und Verschleiß aufzuklären. Wir bieten Modelle zu Beschreibung der Werkstoffstrukturänderung unter mechanischer Belastung inklusive scherinduzierter Phasenumwandlung, wasserstoffinduziertem Verschleiß auf atomarer Skala und Supraschmierung.
Mit unseren Modellen lassen sich die Wechselwirkungen von Molekülen mit Festkörperoberflächen, die Wechselwirkungen zwischen zwei Festkörperoberflächen und die Mechanochemie an Grenzflächen berechnen und abbilden.
Wir entwickeln Modelle zu Schmierstoffen unter extremen Bedingungen, Nanorheologie, Adsorption, Diffusion und Transport von Additiven, sowie die Stabilität und Dynamik supramolekularer Strukturen im Tribokontakt.
Lebensdauermodelle für Bauteile mit Kontakt zu Wasserstoff
Wir entwickeln individuelle Lebensdauermodelle für Bauteile und tribologische Systeme basierend auf zeitlichen und örtlichen Wasserstoffverteilungen, auf dem Diffusions- und Trappingverhalten von Mikrostrukturen, lokaler Spannungs-Dehnungs-Zustände, dem vorherrschenden Belastungskollektiv und der wasserstoffunterstützten Rissbildung und -ausbreitung.
Mehr Information zum Thema Entwicklung von Werkstoff- und Schädigungsmodellen für die virtuelle Bauteilentwicklung:
Materialmodellierung,