Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Winzige Lawinen

25.10.2007
Am KIT entwickelte Software zeigt Grenzen der Umformbarkeit von kristallinen Metallen

Die Umformbarkeit von metallischen Werkstoffen stößt in kleinsten Dimensionen an fundamentale Grenzen. Ein internationales Forscherteam hat nun eine universelle Verteilungsfunktion der bei der Verformung auftretenden Dehnungssprünge gefunden. Die Software zur Simulation des Verformungsverhaltens haben Wissenschaftler des KIT entwickelt. Diese Ergebnisse wurden im renommierten Journal "Science" 318 (12. Oktober 2007, S. 251ff.) veröffentlicht.

Kristalline Materialien verformen sich unter Belastung plastisch. Diese irreversible Verformung ist auf kollektive Bewegungen von Gitterfehlern zurückzuführen, so genannte Versetzungen. Sie lassen sich mit winzigen Lawinen vergleichen: Die Verformung geht sprunghaft vonstatten. In den üblichen technischen Dimensionen erscheint sie homogen, aber in kleinen Dimensionen und an mikroskopischen Komponenten wirkt sich der Lawineneffekt sichtbar aus - es treten Dehnungssprünge auf. Zahlreiche Experimente, auch am Forschungszentrum Karlsruhe, bestätigen dies.

Im Rahmen der EU-geförderten internationalen Kooperation SizeDepEn (Size-Dependent Engineering) haben nun Forscher aus Karlsruhe, Budapest, Edinburgh und Rom mithilfe statistischer Analysen des Verformungsverhaltens in Experiment und Simulation eine universelle Verteilungsfunktion der Dehnungssprünge gefunden. Koordiniert wurde die Kooperation vom Institut für Zuverlässigkeit von Bauteilen und Systemen (izbs) der Universität Karlsruhe (TH).

Den Karlsruher Forschern Dr. Daniel Weygand und Dr. Christian Motz vom izbs ist es dabei erstmals gelungen, das Verhalten beim Verformen von kristallinen Metallen anhand einer diskreten Versetzungsdynamiksimulation im Rechner nachzuvollziehen. "Ähnliche Verteilungsfunktionen lassen sich beispielsweise auch zur Beschreibung von Lawinen und Erdbeben heranziehen", erklärt Weygand.

Bei metallischen Mikrostrukturen bringen die Lawineneffekte und ihre statistische Verteilung grundlegende Probleme mit sich. So kann beispielsweise, wenn man einen sehr dünnen Draht umformt, die plastische Verformung stochastisch verteilt auftreten, wodurch das Bilden eines Rings unmöglich wird. Dies könnte künftig zur Herausforderung für die weitere Miniaturisierung von mikromechanischen Bauteilen werden.

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist der Zusammenschluss zwischen der Universität Karlsruhe und dem Forschungszentrum Karlsruhe. Gemeinsam arbeiten hier 8000 Beschäftigte mit einem jährlichen Budget von 600 Millionen Euro. Im KIT bündeln beide Partner ihre wissenschaftlichen Fähigkeiten und Kapazitäten, richten die dafür optimalen Strukturen für Forschung, Lehre und Innovation ein und entwickeln gemeinsame Strategien und Visionen.

Mit KIT entsteht eine Institution international herausragender Forschung und Lehre in den Natur- und Ingenieurwissenschaften. KIT soll Attraktionspunkt für die besten Köpfe aus der ganzen Welt werden, neue Maßstäbe in Lehre und Nachwuchsförderung setzen und das führende europäische Zentrum in der Energieforschung bilden. Im Bereich der Nanowissenschaften will KIT eine weltweit führende Rolle einnehmen. Ziel von KIT ist es, einer der wichtigsten Kooperationspartner für die Wirtschaft zu sein.

Klaus Rümmele | idw
Weitere Informationen:
http://www.kit.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Kunststoffstrang statt gefräster Facette: neue Methode zur Verbindung von Brillenglas und -fassung
28.04.2017 | Technische Hochschule Köln

nachricht Beton - gebaut für die Ewigkeit? Ressourceneinsparung mit Reyclingbeton
19.04.2017 | Hochschule Konstanz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie