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Berechenbare Rezepte für neue Materialien: Saarbrücker Studentin erhält Stipendium

23.08.2012 - (idw) Universität des Saarlandes

Wie können die Eigenschaften neuer Materialien so vorausberechnet werden, dass sie sich schnell und passgenau maßschneidern lassen? Mit dieser Frage befasst sich Jana Wilmers in ihrer Master-Arbeit. Ihr Vorhaben hat das Kuratorium der Stiftung Industrieforschung überzeugt: Die Saarbrücker Studentin der Materialwissenschaft erhält eines von bundesweit 16 Stipendien und wird bei ihren Forschungen gefördert. Sportgeräte wie Tennisschläger oder Ski, aber auch Bauteile in der Automobilindustrie oder von Windkraftanlagen können nur deshalb immer weiter verbessert werden, weil Material- und Werkstoffwissenschaftler die Werkstoffe, aus denen sie bestehen, ständig weiterentwickeln: Die Materialien werden leichter und gleichzeitig robuster. Relativ weiche Kunststoffe werden zum Beispiel durch Glasfasern veredelt eine Verbindung, die etwa Tennisschläger federleicht und trotzdem unzerstörbar macht. Die Kunst dabei ist es, die Rezepte der Werkstoffe zu kreieren: Welche Menge an Fasern ergibt bei welcher Menge an Polymeren das beste Ergebnis? Wie müssen die Fasern im Werkstoff verteilt sein und welche Länge der Fasern ist ideal? Die Kombinationsmöglichkeiten sind wie beim Kochen unendlich; ebenso wie die Bandbreite der möglichen Resultate, also der Materialeigenschaften.

Um voraussagen zu können, welches Rezept das beste ist, setzen die Saarbrücker Forscher um Professor Stefan Diebels am Lehrstuhl für Technische Mechanik der Saar-Uni nicht auf lange, umständliche Versuchsreihen und teure Prototypen, sondern auf die Mathematik. Dabei benutzen sie die so genannte Finite-Elemente-Methode, ein numerisches Verfahren zur Lösung von Differentialgleichungen. Sie wird in vielen Bereichen des Ingenieurwesens angewendet, um beispielsweise die Tragfähigkeit von Strukturen oder die Auswirkungen einer Belastung auf ein Bauteil zu berechnen. Jana Wilmers nutzt in ihrer Masterarbeit bei Professor Diebels, die Dr. Bernd Lenhof betreut, eben diese Rechenmethode, um die mechanischen Eigenschaften eines Materials zu simulieren und den Zusammenhang von Spannung aus der Belastung und Dehnung vorherzusagen. Kniffliges Problem hierbei: Um die Mikrostruktur eines solchen Verbundwerkstoffes aus Glasfasern und Polymeren rechnerisch betrachten zu können, fällt ein immenser Rechenaufwand an. Diesen Rechenaufwand durch mathematische Tricks zu verringern und verschiedene Rechenverfahren auf der Basis der Finiten Elemente daraufhin zu vergleichen, welches hinsichtlich der Rechenzeit und der Qualität der errechneten Materialeigenschaften die besten Ergebnisse liefert, ist jetzt Aufgabe von Jana Wilmers. Ihr Ziel ist es, das bestmögliche Rechenverfahren zu finden, das schnell und treffsicher voraussagt, welche Werkstoff-Rezepte zu welchen Materialeigenschaften führen, damit Materialien passgenau geplant und maßgeschneidert werden können.

Bei ihren Forschungen fördert die Stiftung Industrieforschung die Saarbrücker Studentin mit einem ihrer Stipendien. Jana Wilmers überzeugte die Kuratoren in allen drei Kernkriterien der Bewilligung: persönliche Qualifikation, wissenschaftlicher Anspruch und wirtschaftliche Bedeutung für mittelständische Unternehmen. Sechs Monate lang erhält die Materialwissenschaftlerin monatlich 500 Euro, insgesamt beträgt die Förderung also 3.000 Euro.

Die Stipendienurkunde wird Jana Wilmers in der nächsten Jahresveranstaltung der Stiftung Industrieforschung am 14. November 2012 verliehen.

Hintergrund:
Die Stiftung Industrieforschung unterstützt junge Forscherinnen und Forscher, die sich auf wissenschaftlicher Basis mit zentralen Forschungsfragen des industriellen Mittelstandes beschäftigen. Die Stiftung will auf diese Weise einen Beitrag dazu leisten, neue Forschungskooperationen zwischen Wissenschaft und Mittelstand anzuregen und bestehende Kooperationen zu vertiefen.
http://www.stiftung-industrieforschung.de

Die Materialwissenschaft und Werkstofftechnik in Saarbrücken zählt mit rund 300 Forschern an der Universität des Saarlandes und den Forschungsinstituten im Umfeld der Universität zu den fünf bundesweit führenden Standorten auf diesem Gebiet.

Kontakt.
Jana Wilmers: E-Mail: jana.wilmers@yahoo.com
Prof. Stefan Diebels: Tel.: 0681-302-2887, E-Mail: s.diebels@mx.uni-saarland.de
Dr. Bernd Lenhof: Tel.:0681-302-2157, E-Mail: b.lenhof@mx.uni-saarland.de function fbs_click() {u=location.href;t=document.title;window.open('http://www.facebook.com/sharer.php?u='+encodeURIComponent(u)+'&t='+encodeURIComponent(t),'sharer','toolbar=0,status=0,width=626,height=436');return false;} html .fb_share_link { padding:2px 0 0 20px; height:16px; background:url(http://static.ak.facebook.com/images/share/facebook_share_icon.gif?6:26981) no-repeat top left; } Share on Facebook


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