Metalle genauer unter die Lupe nehmen

Bei der Bearbeitung von Metallen ist der Computer gefragt: Materialwissenschaftler simulieren zunächst, wie sich ein metallisches Bauteil entlang der Prozesskette verhält. Bei vielen Werkstoffen, etwa Aluminium und herkömmlichen Stählen, liegen die Forscher mit ihren Berechnungen schon recht nah an der Realität.

Schwierig wird es, wenn es um Materialien mit ganz anderen Eigenschaften geht - hochfeste Stähle oder Magnesium. So ist es recht problematisch, Magnesium zu walzen: Seine Textur, also die Ausrichtung kleinster Metallkristalle, sperrt sich dagegen.

Um solche Probleme in den Griff zu bekommen, berechnen Wissenschaftler zunächst die Eigenschaften der einzelnen Kristallite, aus denen der Werkstoff besteht. Aus diesen schließen sie über mehrere Zwischenstufen auf das Verhalten des gesamten Bauteils. Für den modellmäßigen Übergang von der Skala der Kristallite zur Makroebene gibt es unterschiedliche Ansätze.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg haben ein selbstkonsistentes Modell gewählt: Sie betrachten einen einzigen Testkristallit in einer Umgebung, die den gemittelten Eigenschaften aller anderen Kristallite entspricht. Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Eisenforschung MPIE in Düsseldorf dagegen entlocken dem Metall seine Eigenschaften mit Hilfe verbesserter Taylor-Modelle.

Die Wissenschaftler von Fraunhofer und Max-Planck haben kürzlich ihre experimentellen Möglichkeiten und ihre Modellansätze erstmalig zusammengelegt. In einem dreijährigen gemeinsamen Projekt möchten sie die Industrie bei der Entwicklung neuer und der Verbesserung existierender metallischer Werkstoffe noch wirksamer unterstützen.

COMPAMED.de; Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft