Profil

Die zentralen Themengebiete des Geschäftsfelds Verkehr liegen in der vorwiegend mechanischen Charakterisierung und der numerischen Modellierung von modernen Werkstoffen, Werkstoffverbünden und Bauteilen unter statischen, Stoß- und Impaktbelastungen.

Der Anwendungsbereich der untersuchten Werkstoffe reicht dabei von sicherheitsrelevanten Bauteilen bei der Crashbelastung im Automobilbereich bis hin zu Strukturen, die höchsten Verformungsgeschwindigkeiten bei Impaktvorgängen im Luft- und Raumfahrtbereich ausgesetzt sind.

Betrachtet man zunächst den Bereich der Werkstoffcharakterisierung, so werden neben standardisierten, zerstörungsfreien und zerstörenden Prüftechniken zunehmend Verfahren zur Mikro- und Nanostrukturanalyse angewendet. Insbesondere der Einsatz der akustischen Mikroskopie und der Mikro-Computertomographie ermöglicht die Erforschung der Materialeigenschaften relevanter Werkstoffe bis hin zu kleinsten Längenskalen. Dies ist nötig, da viele entscheidende Vorgänge im Mikro- und Nanometerbereich in den Werkstoffen ablaufen, die maßgeblich das makroskopische Verhalten, beispielsweise bei der Crashbelastung eines Autos, beeinflussen.

Abgerundet wird das experimentelle Portfolio durch spezielle Anlagen zur Charakterisierung im weiten Bereich von Verformungsgeschwindigkeiten. Beispielsweise liefert ein Prüfstand zur Untersuchung der Crashsicherheit von Batterien für Elektrofahrzeuge und eine Komponentencrashanlage wichtige Erkenntnisse zur Strukturauslegung moderner Fahrzeuge.

Den zweiten Schwerpunkt des Geschäftsfelds bildet die numerische Modellierung. Dabei werden, zumeist aufbauend auf den experimentellen Ergebnissen der Werkstoffcharakterisierung, mathematische Gleichungen aufgestellt und in numerischen Simulationen eingesetzt. Diese bilden das physikalische Verhalten des jeweiligen Materials bei unterschiedlichen Belastungsarten in der Simulation ab.

Insbesondere die rasche Entwicklung neuer Werkstoffe, verbunden mit der Notwendigkeit, das Materialverhalten bei komplexer Belastung auch ohne aufwendige Versuche zu erfassen, verdeutlicht die Bedeutung der Materialmodellierung. Zur Umsetzung wird dabei zum einen auf kommerzielle Berechnungssoftware wie LS-DYNA, PAM-CRASH, ANSYS AUTODYN oder ABAQUS, aber auch auf am EMI entwickelte Software wie SOPHIA zurückgegriffen. Erst die Kombination von experimenteller Werkstoffcharakterisierung und numerischer Modellierung erlaubt es, prognosefähige Simulationen von Crash- und Impaktvorgängen an Bauteilen und Strukturen verlässlich durchzuführen.