Kooperatives Promotionskolleg: Gefügestrukturanalyse und Prozessbewertung 2

  • Ansprechperson:

    Anastasia August, Britta Nestler

  • Förderung:

    MWK BW

  • Projektbeteiligte:

    Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft und Hochschule Offenburg

  • Starttermin:

    2015

  • Endtermin:

    2020

Forschung

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Im Rahmen des vom MWK geförderten kooperativen Promotionskollegs „Gefügestrukturanalyse und Prozessbewertung“ gestalten die Hochschulen für Angewandte Wissenschaften Karlsruhe und Offenburg zusammen mit dem Karlsruher Institut für Technologie eine gemeinsame Doktorandenausbildung und führen in 12 Promotionsstipendien gemeinsame Forschungsarbeiten im Bereich der Material- und Prozessentwicklung durch.

Die thematische Ausrichtung umfasst Dissertationsprojekte in zwei Themenfeldern: (I) Analyse der Wechselwirkung zwischen Mikrostruktur und mechanischer / strömungsmechanischer Krafteinwirkung und (II) Erforschung der Korrelationen zwischen Materialeigenschaften und Prozessbedingungen in Vielkorn- und Vielpartikelsystemen. In jedem Themenfeld laufen Dissertationen sowohl mit experimenteller als auch mit simulationsgestützter Ausrichtung. Aus den real und digital gewonnenen Erkenntnissen werden Wirkzusammenhänge zwischen Materialstruktur und Prozesseigenschaften hergeleitet, mit dem Ziel, Material und Prozessabläufe kontrolliert auszulegen.

Themenfeld I

In Themenfeld I werden Strömungssimulationen mit integrierter Turbulenzmodellierung zur effizienten Bauteiloptimierung entwickelt, durch gekoppelte Mikrostruktur-Mechanik-Simulationen Spannungs-Dehnungskurven mit materialspezifischen Verläufen vorhergesagt und für komplexe ternäre Legierungen thermodynamische freie Energiefunktionen bestimmt. Weiterhin werden für den in der Energietechnik bedeutenden Strukturwerkstoff Wolfram charakteristische mikrostrukturabhängige Bruchverhaltenseigenschaften und Verformungsmechanismen untersucht.

Themenfeld II

Themenfeld II umfasst die experimentelle und simulative Untersuchung der Domänen- und Kornstrukturentwicklung in polykristallinen Perowskit-Materialien, die Analyse der chemomechanisch induzierten Strukturänderungen von Kathodenpartikeln in Lithium-Ionen-Batterien, die Modellierung des Einflusses von Schmelzkonvektion auf die Gefüge- und Grenzflächenausbildung in mehrkristallinen Systemen sowie die Umsetzung von Datenanalysemethoden zur quantitativen Auswertung von Mikrostrukturkenngrößen am Beispiel eutektischer Mikrostrukturen in ternären metallischen Legierungen.

Ausgewählte Highlights

Zu den besonderen Highlights des Promotionskollegs gehört die Veranstaltung gemeinsamer Sommer- und Herbstschulen mit internationalen Gästen. Ein breit angelegtes Programm aus Vorträgen und Rahmenprogramm erwartete die Teilnehmerinnen und Teilnehmer aus den USA und Kolumbien bei der ,,International Materials Science Summer School 2018" und der ,,International Materials Science Autumn School 2018", die in Kooperation mit InSeL organisiert wurden. Über mehrere Vorträge verteilt wurden etliche Themen aus den Bereichen der Material- und Prozessentwicklung präsentiert und diskutiert.

Auf mehreren internationalen Konferenzen waren Mitglieder des Promotionskollegs mit einer Vielzahl von Vorträgen und Postern vertreten. So konnten die Arbeiten z.B. auf der EMMC in Brüssel, Belgien (September 2016), auf der TMS in Phoenix, USA (März 2018) und auf der MSE in Darmstadt (September 2018) einem breiten Publikum vorgestellt werden.

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Forschungsarbeiten im Bereich der Material- und Prozessentwicklung

Publikationen der zweiten Generation


Publikationen der ersten Generation


Forschung

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Im Rahmen des vom MWK geförderten kooperativen Promotionskollegs „Gefügestrukturanalyse und Prozessbewertung“ gestalten die Hochschulen für Angewandte Wissenschaften Karlsruhe und Offenburg zusammen mit dem Karlsruher Institut für Technologie eine gemeinsame Doktorandenausbildung und führen in 12 Promotionsstipendien gemeinsame Forschungsarbeiten im Bereich der Material- und Prozessentwicklung durch.

Die thematische Ausrichtung umfasst Dissertationsprojekte in zwei Themenfeldern: (I) Analyse der Wechselwirkung zwischen Mikrostruktur und mechanischer / strömungsmechanischer Krafteinwirkung und (II) Erforschung der Korrelationen zwischen Materialeigenschaften und Prozessbedingungen in Vielkorn- und Vielpartikelsystemen. In jedem Themenfeld laufen Dissertationen sowohl mit experimenteller als auch mit simulationsgestützter Ausrichtung. Aus den real und digital gewonnenen Erkenntnissen werden Wirkzusammenhänge zwischen Materialstruktur und Prozesseigenschaften hergeleitet, mit dem Ziel, Material und Prozessabläufe kontrolliert auszulegen.

Themenfeld I

In Themenfeld I werden Strömungssimulationen mit integrierter Turbulenzmodellierung zur effizienten Bauteiloptimierung entwickelt, durch gekoppelte Mikrostruktur-Mechanik-Simulationen Spannungs-Dehnungskurven mit materialspezifischen Verläufen vorhergesagt und für komplexe ternäre Legierungen thermodynamische freie Energiefunktionen bestimmt. Weiterhin werden für den in der Energietechnik bedeutenden Strukturwerkstoff Wolfram charakteristische mikrostrukturabhängige Bruchverhaltenseigenschaften und Verformungsmechanismen untersucht.

Themenfeld II

Themenfeld II umfasst die experimentelle und simulative Untersuchung der Domänen- und Kornstrukturentwicklung in polykristallinen Perowskit-Materialien, die Analyse der chemomechanisch induzierten Strukturänderungen von Kathodenpartikeln in Lithium-Ionen-Batterien, die Modellierung des Einflusses von Schmelzkonvektion auf die Gefüge- und Grenzflächenausbildung in mehrkristallinen Systemen sowie die Umsetzung von Datenanalysemethoden zur quantitativen Auswertung von Mikrostrukturkenngrößen am Beispiel eutektischer Mikrostrukturen in ternären metallischen Legierungen.

Ausgewählte Highlights

Zu den besonderen Highlights des Promotionskollegs gehört die Veranstaltung gemeinsamer Sommer- und Herbstschulen mit internationalen Gästen. Ein breit angelegtes Programm aus Vorträgen und Rahmenprogramm erwartete die Teilnehmerinnen und Teilnehmer aus den USA und Kolumbien bei der ,,International Materials Science Summer School 2018" und der ,,International Materials Science Autumn School 2018", die in Kooperation mit InSeL organisiert wurden. Über mehrere Vorträge verteilt wurden etliche Themen aus den Bereichen der Material- und Prozessentwicklung präsentiert und diskutiert.

Auf mehreren internationalen Konferenzen waren Mitglieder des Promotionskollegs mit einer Vielzahl von Vorträgen und Postern vertreten. So konnten die Arbeiten z.B. auf der EMMC in Brüssel, Belgien (September 2016), auf der TMS in Phoenix, USA (März 2018) und auf der MSE in Darmstadt (September 2018) einem breiten Publikum vorgestellt werden.

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Forschungsarbeiten im Bereich der Material- und Prozessentwicklung

Publikationen der zweiten Generation


Publikationen der ersten Generation