Presse und News

Die Ermüdungslebensdauer hochbeanspruchter Bauteile in Wasserstoffatmosphäre lässt sich bislang nur mit großen Unsicherheiten abschätzen. Klassische bruchmechanische Berechnungen fallen dabei häufig zu konservativ aus und liefern zu geringe Lebensdauern. Forschende des Fraunhofer IWM haben nun erstmals ein Anriss basiertes Lebensdauermodell entwickelt, mit dem die Lebensdauer unter Low Cycle Fatigue (LCF) und Wasserstoffeinfluss physikalisch begründet berechnet werden kann. Damit lassen sich die Lebensdauer von Bauteilen u.a. in Wasserstoffturbinen und -triebwerken in frühen Entwicklungsphasen zuverlässig vorhersagen, teure Versuche reduzieren und Sicherheitsfaktoren realistischer gestalten. Ein wichtiger Schritt für den sicheren und umweltfreundlichen Wasserstoffbetrieb von Turbinen.

Eine neue, modellgestützte Optimierungsstrategie des Fraunhofer IWM erlaubt erstmals die gezielte Auslegung mechanischer Oberflächennachbehandlungen für AM-Bauteile aus Metall. Die Basis dazu bildet ein Lebensdauernachweis nach den weit verbreiteten FKM-Richtlinien. In diesem können auch die Effekte der Oberflächennachbehandlung mittels Kugelstrahlen, Glätten oder Festwalzen berücksichtigt werden. Darüber hinaus können Prozessparameter mit einer Simulation des Herstellprozesses und geeigneter Werkstoffmodelle besonders schnell angepasst werden. Die Optimierungsstrategie hilft Unternehmen, die additiv gefertigte Bauteile in hoch beanspruchten Bereichen einsetzen wollen, bei denen insbesondere eine hohe Ermüdungsfestigkeit gefordert ist.

In dem Projekt »TERIS« haben die Fraunhofer-Institute ICT, IGD und IWM unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF einen entscheidenden Meilenstein erreicht. Die Expertenteams wollen Reifenabrieb erstmals standardisiert und praxisnah im Labor erzeugen, analysieren und prognostizieren. Gemäß dem ersten Meilenstein stehen Ergebnisse zu Referenzabrieb, Partikelanalytik, tribologische Modelle, KI-basierte Oberflächenanalyse, Prüfstandskonzept sowie Methoden zur Schnellalterung und VOC-Detektion bereit. Reifenindustrie, Prüfdienste und Umweltbehörden profitieren künftig von zuverlässigen, schnellen Laborverfahren für die Emissionsbewertung.

Mit dem Projekt MaterialsCommons entsteht erstmals eine gesamteuropäische föderierte Digitalinfrastruktur für die Werkstoffforschung und -entwicklung. Unter Koordination von Prof. Dr. Peter Gumbsch (Fraunhofer IWM/KIT) verbindet das von der Europäischen Kommission im Rahmen von Horizon Europe mit 28 Mio. Euro geförderte Vorhaben 26 Forschungseinrichtungen aus 14 Ländern mit über 30 Industriepartnern, darunter Bosch, Siemens, ArcelorMittal, Infineon, Voestalpine und Schaeffler. Ziel ist es, die fragmentierte europäische Werkstoffdatenlandschaft zu vereinheitlichen und die Entwicklung neuer Hochleistungswerkstoffe, um den Faktor 4 zu beschleunigen.

Dr. Andrea Lübcke und Chantal Kopf, Bundestagsabgeordnete von Bündnis90/Die Grünen, haben am 26. Mai 2026 mit den Expertinnen und Experten des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik darüber gesprochen, wie durch gezieltes Einstellen von Materialfunktionen und präzise Vorhersage des Materialverhaltens Innovationen in der Energietechnik oder im Maschinen- und Anlagenbau geschaffen werden können. Eine Schlüsselrolle dabei spielt die Digitalisierung von Materialien, wodurch Entwicklungszeiten massiv verkürzt werden können und Materialien Industrie 4.0-anschlussfähig werden.

Ein neues Simulationsmodell des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg sagt Schwachstellen in Schmiedebauteilen voraus, die durch unvollständige Kornneubildung (Rekristallisation) entstehen. Eingebettet in einen effizienten digitalen Ablauf entsteht so ein virtuelles Schmiedelabor, das Material- und Energieeinsparungen bei Schmiedeprozessen ermöglicht.

Die Beimischung von Wasserstoff zu fossilen Kraftstoffen ist ein wichtiger Schritt zur Dekarbonisierung von Verbrennungsprozessen in Großmotoren oder Gasturbinen. Die dort eingesetzten Werkstoffe sind extremen Temperaturwechseln, mechanischen Beanspruchungen und dem Wasserstoffgas ausgesetzt. Je nach Anteil im Brennstoff und der Werkstoffempfindlichkeit reduziert der Wasserstoff die Ermüdungsfestigkeit zusätzlich. Wissenschaftler des Fraunhofer IWM haben gezeigt, wie die thermomechanische Ermüdung unter Wasserstoffeinfluss wirtschaftlich mit Hohlproben bestimmt werden kann.

Im Forschungsprojekt Unternehmensübergreifende Materialdaten und Materialsimulation in der Produktion, PMD-X-MAPRO, das vom Bundesforschungsministerium BMFTR gefördert wird, arbeiten Forschung und Wirtschaft daran, Materialdaten digital und maschinenlesbar verfügbar zu machen. Ziel ist es, Informationen über Werkstoff-Eigenschaften und Fertigungsdaten so aufzubereiten, dass sie entlang der gesamten Lieferkette automatisch genutzt und ausgetauscht werden können. Beteiligt sind neben dem Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE und dem Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM weitere Wirtschaftspartner: Siemens AG, SHS – Stahl-Holding Saar GmbH & Co. KGaA, tec4U-Solutions GmbH, credativ GmbH, Deutz AG. Aktuelle Ergebnisse und Anwendungen werden vom 20. bis 24. April auf der Hannover Messe 2026 am Stand der Plattform Industrie 4.0 (Halle 13, Stand C24) vorgestellt.

Der Institutsleiter des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg und Professor für Werkstoffmechanik am KIT wurde am 18. März 2026 bei der Jahreskonferenz der amerikanischen Fachgesellschaft TMS - The Minerals, Metals and Materials Society in San Diego zum TMS-Fellow ernannt. Der TMS Fellow-Award ist der höchste Preis für Mitglieder der TMS und zeichnet das Lebenswerk führender Persönlichkeiten in den Materialwissenschaften aus. Mit der Ehrung werden die herausragenden wissenschaftlichen Leistungen und technischen Beiträge von Prof. Peter Gumbsch zur multiskaligen Materialmodellierung und zum Verständnis von Bruch- und Verformungsprozessen gewürdigt.

Für PFAS-haltige Schmierstoffe und Dichtungen haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Fraunhofer IWM in einem vom Land Baden-Württemberg geförderten Projekt und einem Fraunhofer-Projekt eine Substitutionskette entwickelt und erprobt. Damit können geeignete PFAS-freie Materiallösungen effizient identifiziert und bewertet werden.