Simulationstechniken stellen eine zeit- und ressourcensparende Technologie zur Entwicklung von Werkstoffen, zur systematischen Untersuchung von Eigenschafts-Korrelationen und zur Prüfung von Material dar.

Mikrostruktursimulation und virtuelles Materialdesign

Im Schwerpunkt Mikrostruktursimulation und virtuelles Materialdesign wird unter dem Gesamtkonzept GeoDict Software zur Optimierung komplexer dreidimensionaler geometrischer Strukturen von porösen Materialien und Verbundwerkstoffen entwickelt und vermarktet.

Verschiedenste Materialeigenschaften werden in den komplexen 3D-Strukturen berechnet und durch Parametervariation sukzessive verbessert. Die Technologie wird aktuell besonders in Projekten zur Auslegung von Komponenten in Brennstoffzellen und den verschiedensten Arten von Filtern angewendet.

Computersimulation und virtuelles Materialdesign

Existierende Materialien können durch Theorien beschrieben, durch Experimente vermessen oder durch Computertomographische 3D-Bilder (CTs) und deren Eigenschaftssimulationen charakterisiert werden. Für neue Materialien ist dabei die Gültigkeit der Theorien manchmal fraglich und die Entwicklung über Experimente an Prototypen aufwändig und teuer. Daher besteht großes Interesse, neue Materialien mittels Computersimulationen zu entwickeln. Für dieses virtuelle Materialdesign benötigt man realitätsnahe Strukturmodelle, deren zu untersuchende Variationen mit wenigen Parametern beschrieben werden. Diese Modelle können in virtuelle CTs (µCTs) umgewandelt werden.

Projekt-Beispiele

 

Virtuelle Strukturgenerierung für Papiere und Karton

 

Cellulosefasermaterialien

Ziel dieses Projektes war es, die effektiven Transporteigenschaften einer Cellulosefaserschicht mit Hilfe von numerischen Simulationen zu bestimmen.

 

Simulation asymmetrischer Fluss-Feldfluss-Fraktionierung

Separierung von Nano- und Mikropartikeln in Lösungen und Dispersionen.  

 

Eigenspannungen in Aluminium-Silizium-Gusslegierungen

Im Projekt werden Al-Si-Gusslegierungen untersucht, die z.B. für Zylinderköpfe und Kurbelgehäuse verwendet werden.

 

Adaptive Approximationsverfahren zur Multiskalensimulation von Kompositen

 

Simulation Faserplatten

Im Projekt entwickeln wir gemeinsam mit unseren Projektpartnern Grundlagen zur Herstellung und zur Festigkeitsberechnung von leichten MDF-Platten.

 

Volumenänderung und Phasenseparation in Elektrodenmaterialien

Im AiF-Projekt ALIB wurden die bestehenden elektrochemischen Simulationsmodelle von BEST erweitert.

 

Mikromechanische Simulation der Resilienz von Vliesstoffen

Im Projekt mit Procter & Gamble werden mikromechanische Simulationsmodelle entwickelt.

 

Simulationsgestütztes Design von Brennstoffzellen

Ziel des Forschungsverbunds OPTIGAA ist es, das rechnergestützte Design von Brennstoffzellen zu ermöglichen.

Software-Produkte zum Schwerpunkt

GeoDict

Mehr Infos zur GeoDict Software zur Optimierung komplexer dreidimensionaler geometrischer Strukturen von porösen Materialien und Verbundwerkstoffen.

FeelMath

FeelMath ist ein schnelles und leicht bedienbares Analyse-Tool für elastische Mikrostrukturen, die durch 3D-Bilder (Tomografien) oder virtuellen Materialstrukturen (z.B. GeoDict) vorgegeben sind.

PoreChem

PoreChem ist ein hochentwickeltes Softwarepaket, das drei-dimensionalen Fluss, Transport und Reaktionen chemisch reaktiver gelöster Stoffe in aufgelösten porösen Medien simuliert.

BEST - Battery and Electrochemistry Simulation Tool

BEST ist eine Software-Umgebung für die physikbasierte, dreidimensionale Simulation von Lithium-Ionen-Batterien.