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. 2026
  2. Erschienen

    Three-dimensional mapping of residual stresses and crack propagation in refill friction stir spot welded aluminium samples via synchrotron X-ray diffraction and X-ray micro-computed tomography

    Bernardi, M., Canelo-Yubero, D., Chen, T., Suhuddin, U. F. H., Bergmann, L. & Klusemann, B., 01.2026, in: International Journal of Fatigue. 202, 11 S., 109223.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  3. 2025
  4. Erschienen

    Additive friction stir deposition vs. friction surfacing: Comparison of friction stir-based approaches for groove repair of high strength aluminum alloys

    Kallien, Z., Rojas, V. A., Aspes, P., Swinney, A. N., Fleck, T. J., Jordon, J. B., Allison, P. G. & Klusemann, B., 10.2025, in: Materials and Design. 258, 14 S., 114511.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  5. Erschienen

    A multi-component phase-field model for T1 precipitates in Al-Cu-Li alloys

    Reza Safi, A., Mathew, E., Chafle, R. & Klusemann, B., 15.09.2025, in: Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering. 33, 6, 32 S., 065009.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  6. Erschienen

    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., 09.2025, in: Progress in Additive Manufacturing. 10, 9, S. 6279-6293 15 S., 146582.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  7. Erschienen

    On the Application of Laser Shock Peening as a Manufacturing and Repair Process to Improve the Fatigue Performance of Refill Friction Stir Spot-Welded AA2024-T3 Joints

    Kashaev, N., Mohr, T., Keller, S., Hasan Suhuddin, U. F., Klusemann, B., Dorn, F. & Ventzke, V., 07.07.2025, in: Fatigue of Aircraft Structures. 2024, 16, S. 29-44 16 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  8. Erschienen

    Combining fusion-based and solid-state additive manufacturing: Investigation of additive DED structures with friction surfacing interlayer

    Kallien, Z., Eimer, E., Roos, A., Ortolland, V., Rath, L., Williams, S. & Klusemann, B., 07.2025, in: Additive Manufacturing Letters. 14, 12 S., 100302.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  9. Erschienen

    Effect of consumable stud microstructure on friction surfacing: Comparison between friction extruded and hot extruded AA2024 studs

    Aspes, P., Kallien, Z., Rath, L., Suhuddin, U. & Klusemann, B., 07.2025, in: Journal of Materials Processing Technology. 341, 14 S., 118862.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  10. Erschienen

    Hybrid joining of cast aluminum and sheet steel using refill friction stir spot welding with strength enhancement via adhesive application

    Shen, T., Piccoli, R., Hendler, L., Barbosa, A., Chen, T., Suhuddin, U., Cucco, M. & Klusemann, B., 07.2025, 28th International ESAFORM Conference on Material Forming, ESAFORM 2025. Carlone, P., Filice, L. & Umbrello, D. (Hrsg.). Association of American Publishers, S. 1469-1478 10 S. (Materials Research Proceedings; Band 54).

    Publikation: Beiträge in SammelwerkenAufsätze in KonferenzbändenForschungbegutachtet

  11. 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

  12. Erschienen

    Friction stir lap weld-brazing of AA7050 aluminium alloy to Ti6Al4V titanium alloy – Limitations in dissimilar metal joining

    Grassel, F. & Klusemann, B., 06.2025, in: Manufacturing Letters. 44, S. 37-41 5 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

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