Methoden, mit denen man am Computer Materialeigenschaften vorhersagen kann, widmet sich ein neues Christian Doppler(CD)-Labor, das jetzt an der Technischen Universität (TU) Wien eröffnet wurde. Statt mit Versuch und Irrtum sollen mithilfe von Computersimulationen metallische Werkstoffe für die Industrie entwickelt werden, die extremen Belastungen standhalten.
In der Industrie werden metallische Werkstoffe benötigt, die hohe mechanische Belastungen aushalten oder lange korrosionsbeständig sind, etwa Schwerlast‐Schienen, Walzlager oder Rohre für die Öl‐ und Gasindustrie, und zudem möglichst leicht sind. War man bei der Entwicklung solcher Werkstoffen lange Zeit auf Versuch und Irrtum angewiesen gibt es mittlerweile Methoden, ihre Eigenschaften am Computer vorherzusagen.
Nicht so einfach ist es aber, ein Werkstück auf unterschiedlichen Größenskalen gleichzeitig zu betrachten, um dessen Materialeigenschaften genau zu verstehen. Man müsse verstehen, wie die Atome miteinander wechselwirken, gleichzeitig aber auch das Material auf mittelgroßer Skala untersuchen und schließlich das Verhalten des ganzen Werkstücks unter Belastung analysieren, erklärte der Leiter des neuen "CD-Labors für Grenzflächen-Ausscheidungs-Engineering", Erwin Povoden‐Karadeniz vom Institut für Werkstoffwissenschaften und Werkstofftechnologie der TU Wien in einer Aussendung. Zudem müssten in Simulationsmodellen unvermeidliche Unregelmäßigkeiten im Material korrekt berücksichtigt werden.
Weniger Experimente erforderlich
Ein solches computersimulations‐basiertes Materialdesign gewinnt nach Ansicht des Wissenschafters immer mehr an Bedeutung: "Die Anzahl der erforderlichen Experimente sinkt dadurch, mit den passenden Rechenmodellen kann man das Verhalten des Materials schon vorhersagen, bevor man es überhaupt hergestellt hat." Dadurch lasse sich die Zeit bis zur Marktreife eines Produktes drastisch verkürzen.
In den von der Christian Doppler Gesellschaft (CDG) für jeweils sieben Jahre genehmigten CD-Laboren kooperieren Wissenschafter mit Unternehmen im Bereich anwendungsorientierte Grundlagenforschung. Das Budget des neuen CD-Labors beträgt 4,1 Millionen Euro, die jeweils zur Hälfte von der öffentlichen Hand (Wirtschaftsministerium) und den Firmenpartnern Voestalpine, Neuman Aluminium und Stahl Judenburg getragen werden.
Service: https://www.cdg.ac.at/
(APA/red, Foto: APA/APA (dpa))
