ICME - Was kann daraus werden?
Die Entwicklung von Computerleistung und Simulationsmethoden hat in den letzten Jahrzehnten zu enormen Fortschritten geführt. Simulationsmodelle werden zunehmend für die Werkstoff- und Prozessentwicklung genutzt; mittlerweile ist eine Vielzahl von Simulationswerkzeugen verfügbar. Sie beschreiben heute Phänomene auf allen für Werkstoffe relevanten Zeit- und Längenskalen und können selbst für komplexe Simulationen oftmals bereits auf einem Standard-Laptop ausgeführt werden. Gegenwärtig haben diese Softwarelösungen in ihrem jeweiligen Bereich ein Niveau erreicht, das wertvolle Beiträge zu modernen Konstruktionsaufgaben in wissensbasierten Produktionsmodellen ermöglicht. Das komplexe Zusammenspiel von atomistischen Prozessen, Thermodynamik, Prozessbedingungen, Mikrostrukturentwicklung, Material- und Bauteileigenschaften wird jedoch erst durch die Kombination verschiedener Simulationswerkzeuge im Rahmen eines „Integrated Computational Materials Engineering“-Ansatzes (ICME) beschreibbar.
Neue Werkstoffklassen und Fertigungsmethoden ermöglichen auch immer, Designansätze und gesamte Bauteile neu zu denken. In ausgewählten Beispielen werden die Möglichkeiten der Performance-gerechten Werkstoffentwicklung unter den Aspekten des Strain-Hardening Engineerings (SHE) und der sich durch die Nutzung der Additiven Fertigung (AM) ergebenden Möglichkeiten aufgezeigt. Das Potential stark verfestigender Werkstoffe (SHE) kann lediglich unter Performance-gerechtem Werkstoff- und Prozessdesign vollständig ausgenutzt werden, wohingegen die simultane Herstellung des Werkstoffs und des Bauteils während AM uns neben schier unendlichen Möglichkeiten auch große Herausforderungen beschert. Beide Aspekte (SHE & AM) bedürfen der mehrskaligen Materialbeschreibung mit Fokus auf der Werkstoffmikrostruktur.
Neue Werkstoffklassen und Fertigungsmethoden ermöglichen auch immer, Designansätze und gesamte Bauteile neu zu denken. In ausgewählten Beispielen werden die Möglichkeiten der Performance-gerechten Werkstoffentwicklung unter den Aspekten des Strain-Hardening Engineerings (SHE) und der sich durch die Nutzung der Additiven Fertigung (AM) ergebenden Möglichkeiten aufgezeigt. Das Potential stark verfestigender Werkstoffe (SHE) kann lediglich unter Performance-gerechtem Werkstoff- und Prozessdesign vollständig ausgenutzt werden, wohingegen die simultane Herstellung des Werkstoffs und des Bauteils während AM uns neben schier unendlichen Möglichkeiten auch große Herausforderungen beschert. Beide Aspekte (SHE & AM) bedürfen der mehrskaligen Materialbeschreibung mit Fokus auf der Werkstoffmikrostruktur.