Professur für Werkstoffmechanik

Organisation: Professur

Organisationsprofil

Die Professur für Werkstoffmechanik, ist eine Shared-Professur gemeinsam mit dem Helmholtz-Zentrum Hereon GmbH. Diese beschäftigt sich insbesondere mit der digitalen Modellierung technologischer Produktionsprozesse und Werkstoffe. Hierbei sind insbesondere lokale Modifikationsprozesse, Festphase Fügeprozesse und Umformprozesse zu nennen. Die hierfür eingesetzten Modellierungsansätze reichen von der Mikromechanik (z.B. Kristallplastizität und Phasenfeldsimulationen) über die Kontinuumsmechanik zur Beschreibung des Werkstoffverhaltens bis hin zu Ansätzen für komplexe Prozesssimulationen.

 

Forschungsschwerpunkte

Ein Schwerpunkt der Aktivitäten der Professur an der Leuphana liegt dabei auf der Entwicklung und Anwendung von mathematischen Modellen (Materialmodellen) zur Beschreibung der Mikrostrukturentwicklung und des Verformungsverhaltens von verschiedenen metallischen Werkstoffen über mehrere Längenskalen hinweg. Diese Entwicklungen erfolgen oftmals in enger Verknüpfung mit experimentellen Arbeiten am Helmholtz-Zentrum Geesthacht. Auf welcher Längen- und Zeitskala die maßgeblich relevanten Prozesse im Material ablaufen bzw. modelliert werden, hängt vom Werkstoff, vom Prozess sowie vom Bauteil ab. Über die Modellierung einer Vielzahl solcher Materialsysteme hat die Arbeitsgruppe einen profunden Erfahrungsschatz über die letzten Jahre aufgebaut. Neben intensiven Studien der Verformungsvorgänge in metallischen Werkstoffen hat sich die Arbeitsgruppe dabei auch mit weiteren Materialsystemen, wie z.B. metallischen Gläsern und Polymeren, auseinandergesetzt.

Am Helmholtz-Zentrum Hereon beschäftigt sich die Professur insbesondere mit der experimentellen Untersuchung und Prozessmodellierung von Festphase Fügeverfahren und lokal wirkenden Fertigungsverfahren. Hier seien beispielhaft Fügeverfahren wie das Rührreibschweißen und Laserstrahlschweißen sowie Verfahren der additiven Fertigung, wie das Reibauftragschweißen und das Laserauftragschweißen, genannt. Hinzu kommen lokale Modifikationsverfahren zum gezielten Einstellen von Eigenspannungen (Residual Stress Engineering), wie z.B. das Laser Shock Peening und das Hammerpeening. Ein grundsätzliches Ziel der Forschungsaktivitäten ist es, das Gesamtsystem Prozess-Mikrostruktur-Eigenschaft mittels einer Kombination aus experimentellen und simulativen Ansätzen zu untersuchen, so dass hierdurch ein verbessertes physikalisches Verständnis erreicht werden kann. Durch eine gezielte Adaptierung der Prozessparameter können die gewonnenen Erkenntnisse zu einer Optimierung des Werkstoff- oder Strukturverhaltens, z.B. in Hinblick auf das Deformations- und Versagensverhalten, genutzt werden.

Die Professur ist aktiv in verschiedenen nationalen und internationalen Organisatoren, wie z.B. der GAMM (Gesellschaft für angewandte Mathematik und Mechanik e.V.) oder dem ZHM (Zentrum für Hochleistungsmaterialien).

Wesentliche Schwerpunkte in der Lehre liegen im Bereich der Technischen Mechanik, der Werkstoffmodellierung sowie der Vermittlung weiterer ingenieurwissenschaftlicher Grundlagen.

  1. 2025
  2. Erschienen

    Generative 3D reconstruction of Ti-6Al-4V basketweave microstructures by optimization of differentiable microstructural descriptors

    Blümer, V., Safi, A. R., Soyarslan, C., Klusemann, B. & van den Boogaard, T., 01.06.2025, in: Acta Materialia. 291, 10 S., 120947.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  3. Erschienen

    The ESAFORM benchmark 2023: interlaboratory comparison benchmark for the characterization of microstructural grain growth and dynamic recrystallization kinetics of a single-phase Ni-base superalloy

    Agirre, J., Bernal, D., Flipon, B., Bernacki, M., Brüggemann, H., Bailly, D., Merklein, M., Hagenah, H., Risse, J. H., Madej, Ł., Muszka, K., Cichocki, K., Poloczek, Ł., Bylya, O., Reshetov, A., De Micheli, P., Barlier, J., Stark, A., Suhuddin, U. F. H., Staron, P., Klusemann, B. & Galdos, L., 06.2025, in: International Journal of Material Forming. 18, 2, 36 S., 33.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  4. Erschienen

    Fatigue life enhancement via residual stress engineering due to local forming during refill friction stir spot welding

    Becker, N., Kuhn, D., Piochowiak, J. & Klusemann, B., 01.05.2025, in: Journal of Materials Research and Technology. 36, S. 2951-2959 9 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  5. Erschienen

    Friction surfacing of aluminum alloys on Ti6Al4V - Investigation of process parameters, material deposition behavior and bonding mechanisms

    Hoffmann, M., Roos, A. & Klusemann, B., 01.05.2025, in: Surface and Coatings Technology. 503, 12 S., 131985.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  6. Erschienen

    Enhanced dissimilar aluminum alloy joints using 0.1 mm offset in refill friction stir spot welding

    Maranho, J. F. C., Cui, F., Tang, H., Feng, X., Luan, H., Shen, J., Wolf, W., Freitas, B. J. M., Li, W., Alcântara, N. G. D., Santos, J. F. D., Klusemann, B. & Koga, G. Y., 05.2025, in: Journal of Materials Research and Technology. 36, S. 1091-1104 14 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  7. Erschienen

    La-Ni-H metal hydride system aging effects identification

    Shang, Y., Chen, T., Karimi, F., Le, T. T., Markmann, J., Embs, J. P., Klusemann, B., Klassen, T. & Pistidda, C., 15.04.2025, in: Chemical Engineering Journal. 510, 15 S., 161682.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  8. Erschienen

    Impact of friction stir welding-like heat cycles on precipitates in AA7050 analysed by SAXS and numerical modelling

    Henninger, S., Chafle, R., Maawad, E., Klusemann, B., Müller, M. & Staron, P., 01.03.2025, in: Materialia. 39, 8 S., 102343.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  9. Elektronische Veröffentlichung vor Drucklegung

    Improving mechanical properties of constrained friction processing Mg-Zn-Ca alloys by modifying texture using multiple pass processing

    Chen, T., Fu, B., Suhuddin, U. F. H. R., Shen, T., Li, G., Maawad, E., Shen, J., Santos, J. F. D., Bergmann, J. P. & Klusemann, B., 10.10.2025, in: Journal of Materials Science and Technology. 232, S. 209-226 18 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  10. Erschienen

    Effect of ambient conditions in friction surfacing

    Hoffmann, M., Duda, E. A., Aspes, P. & Klusemann, B., 02.2025, in: Welding in the World. 69, 2, S. 397-406 10 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  11. Elektronische Veröffentlichung vor Drucklegung

    Mechanical behavior, microstructural evolution and texture analysis of AA2024-T351 processed by multi-layer friction surfacing with high build rates

    Hoffmann, M., Roos, A. & Klusemann, B., 29.01.2025, (Elektronische Veröffentlichung vor Drucklegung) in: Progress in Additive Manufacturing. 15 S., 146582.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

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