Graduiertenschule "MUSIC" ermöglicht Simulation vom Atom zum Produkt

Kostengünstig Simulieren statt aufwändig Testen – die Graduiertenschule „Multiscale Methods for Interface Coupling“ (MUSIC) an der Leibniz Universität Hannover hilft dabei.

Die Forscherinnen und Forscher arbeiten an Computersimulationen, um vorherzusagen, wie sich komplexe Materialien verhalten. Ziel ist es, Methoden zu entwickeln, die die Simulation des Verhaltens verschiedener Materialen auf mehreren Größenskalen – vom Atom bis zum Bauteil – ermöglicht.

Die Einsatzbereiche sind vielfältig – so gibt es in der Luftfahrt- und Autoindustrie viele ungelöste Probleme, wo Prozesse noch nicht hinreichend beschrieben werden können, die zur Schädigung oder gar zum Bruch moderner Leichtkonstruktionen führen. Auch bei der Entwicklung von Gelenk- und Knochenimplantaten in der Chirurgie, wo Tests am Menschen nicht möglich sind, bringen Simulationen wichtige Erkenntnisse über die Interaktion der Materialien.

Um die entsprechenden Vorgänge dreidimensional abbilden und simulieren zu können, sind Computer mit einer hohen Rechenleistung erforderlich sowie auch eine interdisziplinäre und internationale Zusammenarbeit. Ingenieurinnen und Ingenieure kooperieren dazu mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus der Physik und Mathematik. 14 Institute aus vier Fakultäten der Leibniz Universität Hannover unterstützen die Graduiertenschule. Drei neue Nachwuchsforschungsgruppen wurden mittlerweile eingerichtet, die mit unterschiedlichen Ansätzen Erkenntnisse sammeln, auswerten und berechnen, die für die zukünftige Erforschung und Entwicklung von Materialien und Produkten von immer größerer Bedeutung sein werden.

Dr.-Ing. Wenzhe Shan leitet seit dem 1. Dezember 2009 eine der drei neuen Junior Research Groups. Sein Schwerpunkt liegt in der Erforschung von Kontaktproblemen von kristallinen und nicht-kristallinen Materialen auf der Mikroskala. Dr. Ilker Temizer leitet die Forschergruppe zur Mehrskalenmodellierung multi-physikalischer Probleme. Er untersucht zurzeit raue Kontaktflächen, wie sie beispielsweise im Straßenverkehr auftreten, und entwickelt dafür Modelle für die Simulation von Energieverlust bei Reibung und Wärmeleitung.

Die ebenfalls kürzlich gegründete Forschungsgruppe von Dr.-Ing. Britta Hirschberger hat ihren Schwerpunkt in der Modellierung und Simulation von Materialien, die Größeneffekte aufweisen. Die Anwendung reicht von Beton und Sand, in denen verschiede große Körnungen zu anderer Steifigkeit führen, bis zu kristallinen Werkstoffen und Polymerschäumen, deren Modellierung Methoden der Mikromechanik erfordert.