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05.09.2024 12:22

ERC Grant: Fehlernetzwerke in Metallen verstehen

Meike Drießen Dezernat Hochschulkommunikation
Ruhr-Universität Bochum

    Versetzungen beeinflussen Metalleigenschaften erheblich. Mit Simulationen will Markus Stricker ihnen auf die Schliche kommen.

    Das Verhalten von Metallen bei Verformungen hängt stark davon ab, wie Fehler im Kristallgitter miteinander wechselwirken. Diese sogenannten Versetzungen betrachtet Prof. Dr. Markus Stricker von der Ruhr-Universität Bochum als Netzwerke und möchte deren Verhalten mittels Simulationen analysieren. Für dieses Vorhaben erhält er einen Starting Grant des Europäischen Forschungsrats ERC. Sein Projekt namens „DISCO-DATA: Hard work, plastic flow: a data-centric approach to dislocation-based plasticity“ wird ab September 2024 für fünf Jahre mit rund 1,5 Millionen Euro gefördert.

    Warum weniger Kraft nötig ist als erwartet, um ein Metall zu verformen

    Nahezu alles, mit dem wir täglich zu tun haben, enthält Bauteile aus Metall, die meist durch plastische Verformung in ihre Endform gebracht wurden. Die industrielle Umformung bei der Herstellung dieser Gegenstände beruht dabei weitestgehend auf Erfahrungswerten, wie viel Kraft zum Beispiel nötig ist, um einen Werkstoff aus bestimmten Komponenten und in bestimmter Stärke zu verformen. „Schon vor fast 100 Jahren fiel auf, dass die theoretisch dafür benötigte Spannung – Kraft pro Fläche – 100- bis 1.000-mal größer ist als die tatsächlich benötigte“, sagt Markus Stricker. „Der Grund dafür liegt in Fehlern im Kristallgitter der Metalle, die linienförmig darin auftreten, den sogenannten Versetzungen.“

    Im kleinsten Detail, auf der atomaren Ebene, sind solche Versetzungen gut untersucht. In größeren Maßstäben jedoch treten sie in ein komplexes Zusammenspiel. Die Vernetzung zwischen verschiedenen Versetzungen sind zum Beispiel mit dafür verantwortlich, dass sich ein Metall mit zunehmender Verformung immer schwerer weiter verformen lässt, ein Effekt, der als Kaltverfestigung bezeichnet wird. „Bisherige Modelle, die dieses Verhalten zu beschreiben versuchen, funktionieren noch nicht so gut“, sagt Markus Stricker. „Im Grunde ist das Materialverhalten, das diesen Effekten zugrunde liegt, noch nicht wirklich verstanden.“

    In seinem ERC-Grant will er dem Zusammenspiel der Versetzungen erstmals beikommen, indem er sie simuliert und mit mathematischen Methoden als Netzwerke beschreibt. Aus vielen Simulationen verschiedener Netzwerke will er abstrakte Netzwerke erzeugen und ihr Verhalten während der Verformung analysieren. Am Schluss steht dann der Schritt zurück zum physikalischen Modell.

    Zur Person

    Markus Stricker studierte zwischen 2006 und 2012 Maschinenbau an der Universität Karlsruhe, wo er am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) 2017 seinen Doktortitel erwarb. Er blieb zunächst als Postdoktorand am KIT, bis er 2018 an die École Polytechnique Fédérale de Lausanne in der Schweiz wechselte. Seit 2020 hat er die Juniorprofessur Materials Informatics and Data Science am Interdisciplinary Centre for Advanced Materials Simulation, kurz ICAMS, der Ruhr-Universität inne.


    Wissenschaftliche Ansprechpartner:

    Prof. Dr. Markus Stricker
    Materials Informatics and Data Sciences
    Interdisciplinary Centre for Advanced Materials Simulation ICAMS
    Ruhr-Universität Bochum
    Tel.: +49 234 32 29377
    E-Mail: markus.stricker@ruhr-uni-bochum.de


    Bilder

    Markus Stricker wird mit einem ERC Starting Grant ausgezeichnet.
    Markus Stricker wird mit einem ERC Starting Grant ausgezeichnet.

    © RUB, Marquard


    Merkmale dieser Pressemitteilung:
    Journalisten
    Maschinenbau, Werkstoffwissenschaften
    überregional
    Forschungsprojekte, Personalia
    Deutsch


     

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