Werkstoffeigenschaften optimiert nutzen

Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM

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Kernkompetenzen

Die Kernkompetenzen bilden das wissenschaftlich-technologische Fundament des Fraunhofer IWM. Sie sind das »Handwerkszeug«, das die Geschäftsfelder bei der Bearbeitung werkstoffmechanischer Fragestellungen fachgebietsübergreifend nutzen.

Werkstoff- und Bauteilcharakterisierung

Die Voraussetzung, um Lösungen zur Verbesserung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Werkstoffen und Bauteilen zu finden, ist, Werkstoffe in ihrer inneren Struktur zu erfassen. Dazu verfügen wir über umfassende Kompetenz und modernste Methoden: Wir untersuchen die Reaktion von Werkstoffen und Bauteilen auf mechanische, thermomechanische und elektromechanische Belastungen und klären Verformungs- und Versagensmechanismen auf. Die benötigten Werkstoffkennwerte erfassen und bewerten wir in Korrelation zur Mikrostruktur und zu strukturellen Prozessen auf allen Größenskalen. In die Bauteilprüfung fließen lokal variierende Werkstoffeigenschaften ein. Wir beschreiben Werkstoffstruktur und Werkstoffverhalten bis in den Bereich der atomaren Auflösung. Bei der Bewertung von Bauteilen berücksichtigen wir die Fehlercharakteristik und Umgebungseinflüsse. [mehr]

Werkstoffmodellierung und Simulation

Die numerische Simulation ist unabdingbar, um Trial-and-Error-Schleifen in der Bauteilentwicklung zu vermeiden und um komplexe Belastungsszenarien abzubilden. Ebenso grundlegend ist sie, um Voraussagen zum Einsatzverhalten von bestehenden Werkstoffen und Bauteilen und solchen, die in der Entwicklung stecken, machen zu können. Dazu beherrschen wir die Werkstoffmodellierung über verschiedene Skalen hinweg (Multiskalenmodellierung) und die Messung modellspezifischer Eigenschaften (Design of Experiments). Zudem beschreiben wir das Verformungs-, Schädigungs-, Bruch- und Funktionsverhalten von Werkstoffen. Mit unseren virtuellen Testlabors können wir die Sicherheit und Lebensdauer von Bauteilen vorhersagen. Mit der Prozesssimulation können wir Fertigungsparameter und Werkzeuge für optimale Bauteileigenschaften optimieren. Mit dem virtuellen Mikroskop sind wir in der Lage, Funktionen von neuen Werkstoffen zu bewerten und einzustellen.  [mehr]

Tribologie und Oberflächendesign

Beanspruchungen greifen in Fertigungsprozessen oder im Einsatz sehr oft an den Oberflächen von Bauteilen an. Ebenso bestimmen Oberflächen häufig erst die Funktionalität eines technischen Systems. Das Fraunhofer IWM verfügt hierzu über fundiertes Know-how, Methoden und Verfahren um die Oberflächen von Bauteilen und Komponenten hinsichtlich der jeweils geforderten Eigenschaften wie Reibwert, Oberflächenenergie oder optischer Anmutung einzustellen. Hierbei kommen moderne Beschichtungstechnologien sowie gezielte Randschichtmodifikationen und Bearbeitungsverfahren zum Einsatz. Hand in Hand damit gehen die Aufklärung oberflächenbedingter Versagensmechanismen sowie die Weiterentwicklung moderner und der Aufbau völlig neuer Analysemethoden zur Oberflächencharakterisierung. [mehr]

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Lösungskompetenz für werkstofftechnische Fragen

Kombination von Experiment und Simulation

Wir beherrschen die experimentelle Aufklärung und numerische Modellierung und Simulation des Werkstoffverhaltens unter verschiedensten Belastungen. Darauf aufbauend bewerten wir Bauteile und Systeme umfassend und leiten Maßnahmen zur Einsatzsicherung und zur Verbesserung der Gebrauchseignung ab. Projektbeispiele:

Durchgängige Simulation

Wir betreiben die durchgängige Simulation von Werkstoffen und Bauteilen in Prozessketten. Dadurch können wir die Entwicklung der Werkstoffeigenschaften über mehrere Fertigungsschritte hinweg verfolgen und diese für bestmögliche Bauteileigenschaften und wirtschaftliche Fertigungsprozesse einstellen. Projektbeispiele:

Skalenübergreifende Modelle

Wir entwickeln skalenübergreifende Modelle, um die Eigenschaften von Werkstoffen aus ihrer inneren Struktur abzuleiten. Damit können wir virtuell Einfluss auf die Strukturentwicklung bei der Herstellung und auf funktionale Mechanismen nehmen und virtuell neue Werkstofffunktionen realisieren. Projektbeispiele:

Integraler Ansatz

Wir betrachten Entwicklung, Fertigung und Einsatz von Werkstoffen und Bauteilen integral und identifizieren die relevanten Parameter für ihr Verhalten und für neue Bauteilfunktionen. Auf dieser Grundlage entwickeln wir innovative Fertigungsschritte, Verfahren und Prüfkonzepte. Projektbeispiele:

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Werkstoffmechanik in Freiburg

Der Flyer gibt einen Überblick über das Leistungsspektrum unseres Instituts in den Geschäftsfeldern. In kompakter Form sind unsere Kompetenzen und unsere Angebote an unsere Kunden dargestellt.

Link zum Flyer (PDF)

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