Computergestützte Materialwissenschaft

Unsere Forschung verbindet atomare und kontinuierliche Skalen, um Materialien rechnergestützt zu verstehen und zu entwickeln. Mit Molekulardynamik im Nanobereich und Finite-Elemente-Modellen auf ingenieurtechnischer Ebene verknüpfen wir fundamentale Mechanismen mit makroskopischem Verhalten. Dieser Multiskalenansatz erlaubt es uns, den Einfluss von Mikrostruktur und Defekten auf Festigkeit, Lebensdauer und Funktionalität zu erfassen - sowohl in hochentwickelten Biomaterialien als auch in klassischen Werkstoffen wie Metallen und industriellen Legierungen.

Ein zentrales Element ist das bildbasierte Modellieren, bei dem experimentelle Daten aus Mikroskopie und Tomographie in digitale Modelle überführt werden. Diese „digitalen Zwillinge“ ermöglichen die Untersuchung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen unter realistischen Bedingungen und liefern vorhersagekräftige Erkenntnisse für die Materialentwicklung. Durch die Kombination von Multiskalen-Simulationen und experimenteller Validierung arbeiten wir an der Gestaltung widerstandsfähiger, nachhaltiger und leistungsfähiger Materialien für die Zukunft.