Dem Stahl auf den kristallinen Grund gehen

Foto: Geriffelter Blechfußboden

"Ein einziges Blech kann völlig unterschiedliche Werkstoffeigenschaften haben, je nachdem, wo und wie es verformt wurde", erklärt Professor Peter Gumbsch, Leiter des Fraunhofer- Instituts in Freiburg. Das aber berücksichtigen Simulationsmodelle heute noch nicht richtig: "Die Genauigkeit ist oft unzureichend, aber die empirischen Methoden sind ausgereizt", so Gumbsch.

Dabei gibt es den Blick in die Tiefe des kristallinen Verhaltens schon: Professor Dierk Raabe, Direktor am Max-Planck-Institut für Eisenforschung MPIE in Düsseldorf, und seine Kollegen untersuchen das Verhalten vieler einzelner Kristallite im Metall. Sie beschreiben zum Beispiel verformungsinduzierte Umwandlungen und Zwillingseffekte.

"Aber ein Bauteil besteht aus mehreren Milliarden Einzelkristallen, die unmöglich alle einzeln verfolgt werden können. Eine gewisse Ordnung kommt nun dadurch hinein, dass diese Kristalle sich, je nach Belastung, etwa wenn ein Blech verformt oder ein Draht gezogen wird, unterschiedlich umordnen. Hier gilt es intelligente Verfahren zu entwickeln, die in der Lage sind diese Umorientierung zu verfolgen" beschreibt Raabe.

Die rechnerische Voraussage darüber, wie lange ein Vergaser dem Belastungswechsel standhält, wie Schäden an Wolframdrähten in Glühbirnen entstehen und vermieden werden, und wie ein Karosserieteil nach einem Zusammenstoß aussieht, wurden daher vom Fraunhofer IWM bislang ohne Einbeziehung der detaillierten Kristallinformationen gelöst.

Die gemeinsame Arbeitsgruppe soll dazu dienen, die Theorie der Vielkristallmechanik zu vertiefen und andererseits den Transfer der Erkenntnis aus der Grundlagenforschung in die industrielle Anwendung zu gewährleisten. Ziel ist die Entwicklung von Multiskalen-Modellen.

COMPAMED.de; Quelle: Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM