Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik - Fraunhofer Institute for Mechanics of Materials

Fraunhofer-Institut für
Werkstoffmechanik IWM
Industrie Angewandte Auftragsforschung
Gegründet 1971 (Fraunhofer-Gesellschaft)
Hauptquartier Freiburg im Breisgau
Schlüsselpersonen
 Peter Gumbsch ( Regie )
Anzahl der Angestellten
 313
Elternteil Fraunhofer-Gesellschaft Bearbeiten Sie dies auf Wikidata
Webseite www.iwm.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, Wöhlerstr. 11, Freiburg

Das Fraunhofer - Institut für Werkstoffmechanik IWM ( Deutsch : Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik ) in Freiburg , Deutschland, ist eine Abteilung der Fraunhofer-Gesellschaft , die konzentriert sich auf anwendungsorientierte Forschung. Das Fraunhofer IWM ist Forschungs- und Entwicklungspartner für Industrie und öffentliche Einrichtungen, deren Themen Sicherheit, Zuverlässigkeit, Lebensdauer und Funktionalität von Werkstoffen in Bauteilen und Fertigungsprozessen umfassen. Das breite Leistungsspektrum der Geschäftsbereiche des Fraunhofer IWM unterstützt ihre Auftraggeber und Projektpartner bei der Bewertung und Weiterentwicklung hochbeanspruchter Werkstoffe und Bauteile sowie bei der Optimierung von Produktionsprozessen. 1971 in Freiburg im Breisgau gegründet, wurde das Institut 1992 um einen Standort in Halle (Saale) erweitert. Am 1. Januar 2016 wurde aus dem Geschäftsbereich Halle des Fraunhofer IWM das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS.

Kompetenzen

Die Werkstoffmechanik am Fraunhofer IWM befasst sich mit allen Fragen der Funktionalität, des Verhaltens und der spezifischen Eigenschaften von Werkstoffen von der Entwicklung über die Herstellung, Verarbeitung und Anwendung. Durch die werkstoffmechanische Expertise der Wissenschaftler des Instituts werden Eigenschaften, Funktionalität und Belastungsgrenzen von Werkstoffen und Bauteilen bewertet, angepasst und kundenspezifisch angepasst. Dieses fundierte Know-how steckt in Situationen, in denen komplexe und extreme Belastungszustände von Werkstoffen in Bauteilen und Fertigungsprozessen vorliegen, sowie in Leistungs- und Effizienzsteigerungen, die nur durch ein ganzheitliches Verständnis der verschiedenen Aspekte erreicht werden können. Durch das Zusammenspiel von Experiment und Simulation entstehen Lösungen für werkstoffbezogene Fragestellungen für nahezu alle Industriezweige. Die wissenschaftlich-technischen „Werkzeuge“, die die Kernkompetenzen des Instituts ausmachen, bestehen aus:

Material- und Bauteilcharakterisierung

Das Fraunhofer IWM charakterisiert und bewertet Materialeigenschaften innerhalb von Bauteilen und Produktionsprozessen sowie das Verhalten von Bauteilen über mehrere Skalen und analysiert die Entwicklung, Herstellung und Anwendung von Materialien und Bauteilen und bietet entscheidende Unterstützung bei der Realisierung neuer Funktionalitäten und Verarbeitungsschritte.

Materialmodellierung und Simulation

Das Fraunhofer IWM entwickelt und verwendet mechanismusbasierte Materialmodelle, um die inneren Strukturen von Materialeigenschaften zu verstehen und zu erklären. Diese strukturellen Eigenschaftsbeziehungen haben einen starken Einfluss sowohl auf den Herstellungsprozess als auch in der tatsächlichen Anwendung.

Tribologie und Oberflächendesign

Spannungen und Belastungen, die auf die Oberflächen von Bauteilen einwirken, werden analysiert und für optimale Funktionalität und Leistung modifiziert.

Forschung

Die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten des Fraunhofer IWM sind in fünf Geschäftsbereiche gegliedert, in denen jeweils ähnliche Projektthemen gebündelt sind. Aus den verschiedenen Gruppen werden Expertenpools mit den notwendigen Kompetenzen zur Erreichung des angestrebten Ziels zusammengestellt.

Materialdesign

Mit computergestützten und experimentellen Methoden basierend auf Festkörperphysik und Materialmechanik werden Materialverhalten erklärt und Materialeigenschaften vorhergesagt. Auf diese Weise können Materialstrukturen, Eigenschaften und Funktionen definiert werden. Die Auswirkungen von kristallinen Defekten und Mikrostrukturen auf das makroskopische Verhalten von Materialien werden identifiziert, um eine effektive und effiziente Nutzung von Material- und Energieressourcen zu ermöglichen, um langfristige Verbesserungen an technischen Systemen zu erzielen.

Herstellungsprozess

Ein umfassendes Prozessverständnis und ausgefeilte Simulationstechniken ermöglichen die Gestaltung effizienter und sicherer Fertigungsprozesse. Die Dienstleistungen umfassen Untersuchungen zur technologischen Entwicklung von Fertigungsverfahren zur Herstellung von Halbzeugen und Bauteilen mit funktionalen Eigenschaften. Das Spektrum reicht von pulvertechnologischen Verfahren einschließlich komplexer Fluidsysteme über Mikrofluide, die Umformung und Verarbeitung duktiler Werkstoffe bis hin zu Verarbeitungstechniken für spröde Werkstoffe und Glasumformung.

Tribologie

Dieser Geschäftsbereich betreibt Forschung zu Reibung und Verschleiß. Mit Hilfe von technischer Keramik, innovativen Schmierstoffen, tribologischen Schichtsystemen und fertigungstechnisch aufbereiteten Tribowerkstoffen werden tribologische Systeme optimiert und Lösungen entwickelt, die Reibung reduzieren und vor Verschleiß schützen. Reibungs-, Abrieb-, Einlauf- und Verschleißmechanismen werden untersucht, wie sie die Tribochemie von Maschinenelementen wie Wälz- und Gleitlagern, Schneid- und Umformwerkzeugen oder Motor- und Getriebeelementen beeinflussen. Dabei kommen experimentelle Techniken, Multiskalenmodellierung und numerische Simulationen sowie Mikrostrukturanalysen zum Einsatz.

Bauteilsicherheit und Leichtbau

Im Zentrum dieser Arbeiten steht die Beurteilung der Sicherheit eines Bauteils und seiner Gebrauchstauglichkeit im Hinblick auf sicherheitsrelevante Anforderungen unter Betriebsbelastung. Die Anwendungen reichen vom Nachweis der Sicherheit von Kraftwerkskomponenten über den Nachweis der Fehlertoleranzen von Luft- und Raumfahrtkomponenten, die Lebensdaueranalyse von Komponenten in Kraftwerken und Fahrzeugen unter thermomechanischer Belastung bis hin zu Crashanalysen von Fahrzeugkomponenten. Im Fokus stehen das Betriebsverhalten moderner Werkstoffe sowie Fugen und Hybridkonstruktionen. Darüber hinaus wird an mechanismusbasierten Materialmodellen für ein breites Anwendungsspektrum entwickelt, um das Verformungs- und Versagensverhalten von Bauteilen unter thermischer und mechanischer Belastung zu beschreiben. Bei der Crashanalyse geht es zunehmend darum, den Einfluss des Fertigungsprozesses auf das Versagensverhalten von Fahrzeugstrukturen zu bestimmen.

Bewertung von Materialien, Lebensdauerkonzepte

Der Einfluss von Mikrostrukturen, Eigenspannungen und Schäden auf die Bauteilfunktionalität und Lebensdauer wird bewertet. Besonderes Interesse gilt der Verknüpfung spezifischer Analysen und Experimente mit fortschrittlichen Materialmodellen sowie dem Verständnis der Anforderungen an Bauteile. Die Arbeiten konzentrieren sich auf die Modellierung zyklischer thermomechanischer Belastungen und auf die Identifizierung der Degradationsmechanismen von Korrosion, Spannungsrisskorrosion und Wasserstoffversprödung. In akuten Schadensfällen kann das Institut Erhebungen durchführen.

Finanzen und Personal

Der Betriebshaushalt wird durch externe Einnahmen und institutionelle Mittel (Kernfinanzierung) finanziert. Das Betriebsbudget für 2020 belief sich auf 23,2 Millionen Euro, wovon 33,2 % aus Industrieeinnahmen stammten. Das Investitionsbudget für 2020 betrug 2,7 Millionen Euro.

Ende 2020 beschäftigte das Institut 243 festangestellte Mitarbeiter: 127 Wissenschaftler, 42 technische Mitarbeiter und 74 Infrastrukturmitarbeiter. Inklusive der 73 wissenschaftlichen Hilfskräfte, darunter Praktikanten sowie 10 Auszubildende, beschäftigte das Fraunhofer IWM im Jahr 2020 316 Mitarbeiter.

Verweise

  • "Fraunhofer IWM-Profil" . Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM . Abgerufen am 11. Februar 2018 .
  • "Jahresbericht Fraunhofer IWM 2018 - nur in deutscher Sprache" (PDF) . Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM . Abgerufen am 11. Februar 2018 .
  • "Jahresbericht Fraunhofer IWM 2017 - nur in Deutsch" (PDF) . Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM . Abgerufen am 11. Februar 2018 .
  • "Jahresbericht Fraunhofer IWM 2016" (PDF) . Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM . Abgerufen am 11. Februar 2018 .

Koordinaten : 48.0335°N 7.8519°E 48°02′01″N 7°51′07″E /  / 48.0335; 7,8519


Externe Links