Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWMFeelMath ist ein schnelles und leicht zu bedienendes Analyse-Tool zur Berechnung effektiver mechanischer und thermischer Eigenschaften von Mikrostrukturen, die durch Volumenbilder oder analytische Beschreibungen gegeben sind.
Informationsgewinnung für die Mikrostruktur
Die Mikrostruktur eines Materials beeinflusst Eigenschaften wie Wärmeleitfähigkeit, Elastizität oder akustische Dämpfung. Mittels der Bildanalyse werden anhand von REM-Aufnahmen oder Tomographien, die wichtigsten Informationen für die Mikrostruktur erarbeitet. Des Weiteren bestimmt die Bildanalyse Mikrostrukturinformationen, welche für die Auslegung auf der Makroskala, oder z.B. auf der Ebene des Bauteil, nötig sind.
Außerdem wird das repräsentative Volumenelement so betimmt, dass es klein genug ist, um nicht zu viele Computerresourcen zu beanspruchen, aber groß genug, um aussagekräftig zu bleiben. Auch makroskopische Materialeigenschaften können durch Realisierungen geometrischer Modelle erstellt werden.
Das Finden der optimalen Mikrostruktur
Durch das Modellieren öffnet sich eine Tür zum so genannten digitalen Materialdesign und Optimieren von Werkstoffen. Einfache Änderungen der Modellparameter machen sich in leicht veränderten Geometrien bemerkbar, in denen wiederum die Zieleigenschaften simuliert werden können.
Dieser Zyklus kann solange wiederholt werden, bis die optimale Mikrostruktur gefunden wurde. Somit können aufwändige und teure mechanische Tests und die Herstellungen von Proben und Prototypen reduziert werden, während zugleich der Zusammenhang zwischen der Mikrostruktur und den resultierenden Eigenschaften des Werkstoffes besser verstanden wird.
