Bei verschiedenen modernen Leichtmetallen und besonders bei den festen und doch dehnbaren TRIP- und TWIPStählen stoßen die bisherigen Simulationsverfahren an ihre Grenzen. Um genauere Simulationsmodelle entwickeln zu können muss das Verhalten der Metalle bis hinunter zu den einzelnen Kristalliten verfolgt und verstanden werden. Die Arbeitsgruppe von Forschern des Max-Planck-Instituts für Eisenforschung und des Fraunhofer IWM in Freiburg führt mathematische Beschreibungen von Metallen aus der Grundlagenforschung mit der anwendungsorientierten Simulation von Fertigungsprozessen und Bauteilen zusammen. Die Wissenschaftler entwickeln Multiskalenmodelle, mit denen sie voraussagen können, warum ein einziges metallisches Bauteil an verschiedenen Stellen völlig unterschiedliches Materialverhalten zeigen kann. Zudem erforschen sie, wie der Herstellungsprozess gesteuert werden kann um dies zu vermeiden oder gezielt einzusetzen. Der Bedarf an solchen Multiskalen-Modellen ist groß: Die präzise Vorhersage des Verhaltens von Bauteilen aus Metall ist in der Mikrosystemtechnik, im Automobilsektor oder der Elektrotechnik gleichermaßen gefragt.
Ansprechpartner am IWM: Prof. Dr. Hermann Riedel

Im Projekt NanoSTRESS kooperieren das Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik und das Fraunhofer IWM, um die Wirkung von Materialverspannungen auf die Funktionalität nanostrukturierter Halbleiterkomponenten zu untersuchen. Um geeignete Messverfahren zur Deformations- und Spannungsanalyse mit hoher Ortsauflösung bereitzustellen, werden neue Möglichkeiten durch Elektronenstrahlbeugung in Kombination mit nanometergenauer Zielpräparation durch fokussierende Ionenstrahltechnik entwickelt. Die Wirkung der Nanostrukturierung auf den Spannungszustand dünner Halbleiterschichten konnte mittels Finite-Elemente-Simulation in guter Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen modelliert werden. Dadurch kann die technische Prozessierung von lokal verspannten Halbleiterbasismaterialien mit verbesserten elektronischen Eigenschaften durch ein werkstoffmechanisches
»Stress-Engineering« unterstützt werden.
Ansprechpartner am IWM: Prof. Dr. Matthias Petzold