Werkstoffmechanik

Die Professur für Werkstoffmechanik, ist eine Shared-Professur gemeinsam mit dem Helmholtz-Zentrum Hereon GmbH. Diese beschäftigt sich insbesondere mit der digitalen Modellierung technologischer Produktionsprozesse und Werkstoffe. Hierbei sind insbesondere lokale Modifikationsprozesse, Festphase Fügeprozesse und Umformprozesse zu nennen. Die hierfür eingesetzten Modellierungsansätze reichen von der Mikromechanik (z.B. Kristallplastizität und Phasenfeldsimulationen) über die Kontinuumsmechanik zur Beschreibung des Werkstoffverhaltens bis hin zu Ansätzen für komplexe Prozesssimulationen.

Ein Schwerpunkt der Aktivitäten der Professur an der Leuphana liegt dabei auf der Entwicklung und Anwendung von mathematischen Modellen (Materialmodellen) zur Beschreibung der Mikrostrukturentwicklung und des Verformungsverhaltens von verschiedenen metallischen Werkstoffen über mehrere Längenskalen hinweg. Diese Entwicklungen erfolgen oftmals in enger Verknüpfung mit experimentellen Arbeiten am Helmholtz-Zentrum Geesthacht. Auf welcher Längen- und Zeitskala die maßgeblich relevanten Prozesse im Material ablaufen bzw. modelliert werden, hängt vom Werkstoff, vom Prozess sowie vom Bauteil ab. Über die Modellierung einer Vielzahl solcher Materialsysteme hat die Arbeitsgruppe einen profunden Erfahrungsschatz über die letzten Jahre aufgebaut. Neben intensiven Studien der Verformungsvorgänge in metallischen Werkstoffen hat sich die Arbeitsgruppe dabei auch mit weiteren Materialsystemen, wie z.B. metallischen Gläsern und Polymeren, auseinandergesetzt.

Am Helmholtz-Zentrum Hereon beschäftigt sich die Professur insbesondere mit der experimentellen Untersuchung und Prozessmodellierung von Festphase Fügeverfahren und lokal wirkenden Fertigungsverfahren. Hier seien beispielhaft Fügeverfahren wie das Rührreibschweißen und Laserstrahlschweißen sowie Verfahren der additiven Fertigung, wie das Reibauftragschweißen und das Laserauftragschweißen, genannt. Hinzu kommen lokale Modifikationsverfahren zum gezielten Einstellen von Eigenspannungen (Residual Stress Engineering), wie z.B. das Laser Shock Peening und das Hammerpeening. Ein grundsätzliches Ziel der Forschungsaktivitäten ist es, das Gesamtsystem Prozess-Mikrostruktur-Eigenschaft mittels einer Kombination aus experimentellen und simulativen Ansätzen zu untersuchen, so dass hierdurch ein verbessertes physikalisches Verständnis erreicht werden kann. Durch eine gezielte Adaptierung der Prozessparameter können die gewonnenen Erkenntnisse zu einer Optimierung des Werkstoff- oder Strukturverhaltens, z.B. in Hinblick auf das Deformations- und Versagensverhalten, genutzt werden.

Die Professur ist aktiv in verschiedenen nationalen und internationalen Organisatoren, wie z.B. der GAMM (Gesellschaft für angewandte Mathematik und Mechanik e.V.) oder dem ZHM (Zentrum für Hochleistungsmaterialien).

Wesentliche Schwerpunkte in der Lehre liegen im Bereich der Technischen Mechanik, der Werkstoffmodellierung sowie der Vermittlung weiterer ingenieurwissenschaftlicher Grundlagen.

Ausschreibungen zu Abschlussarbeiten in diesem Bereich finden Sie hier.