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.
- 2023
- Erschienen
Anisotropy and mechanical properties of dissimilar Al additive manufactured structures generated by multi-layer friction surfacing
Rath, L., Kallien, Z., Roos, A., dos Santos, J. F. & Klusemann, B., 03.2023, in: The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 125, 5-6, S. 2091-2102 12 S.Publikation: Beiträge in Zeitschriften › Zeitschriftenaufsätze › Forschung › begutachtet
- Erschienen
Strengthening Mechanisms and Strain Hardening Behavior of 316L Stainless Steel Manufactured by Laser-Based Powder Bed Fusion
Taghipour, A., Mazaheri, Y., McDavid, J., Sheikhi, S., Braun, M., Shen, J., Klusemann, B. & Ehlers, S., 02.2023, in: Advanced Engineering Materials. 25, 4, 16 S., 2201230.Publikation: Beiträge in Zeitschriften › Zeitschriftenaufsätze › Forschung › begutachtet
- Erschienen
Effect of Welding Speed on Friction Stir Welds of PM2000 Alloy
Wang, J., Fu, B., Bergmann, L., Liu, F. & Klusemann, B., 01.2023, in: Journal of Materials Engineering and Performance. 32, 2, S. 577-586 10 S.Publikation: Beiträge in Zeitschriften › Zeitschriftenaufsätze › Forschung › begutachtet
- 2022
- Erschienen
Heterogenous activation of dynamic recrystallization and twinning during friction stir processing of a Cu-4Nb alloy
Escobar, J., Gwalani, B., Olszta, M., Silverstein, J., Ajantiwalay, T., Overman, N., Fu, W., Li, Y., Bergmann, L., Maawad, E., Klusemann, B., Santos, J. F. D. & Devaraj, A., 20.12.2022, in: Journal of Alloys and Compounds. 928, 9 S., 167007.Publikation: Beiträge in Zeitschriften › Zeitschriftenaufsätze › Forschung › begutachtet
- Erschienen
Influence of laser shock peening on the residual stresses in additively manufactured 316L by Laser Powder Bed Fusion: A combined experimental-numerical study
Sandmann, P., Keller, S., Kashaev, N., Ghouse, S., Hooper, P. A., Klusemann, B. & Davies, C. M., 01.12.2022, in: Additive Manufacturing. 60, Part A, 14 S., 103204.Publikation: Beiträge in Zeitschriften › Zeitschriftenaufsätze › Forschung
- Erschienen
Modeling of temperature- and strain-driven intermetallic compound evolution in an Al-Mg system via a multiphase-field approach with application to refill friction stir spot welding
Raza, S. H., Mittnacht, T., Diyoke, G., Schneider, D., Nestler, B. & Klusemann, B., 01.12.2022, in: Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 169, 105059.Publikation: Beiträge in Zeitschriften › Zeitschriftenaufsätze › Forschung › begutachtet
- Erschienen
Comparing the fatigue performance of Ti-4Al-0.005B titanium alloy T-joints, welded via different friction stir welding sequences
Su, Y., Li, W., Shen, J., Bergmann, L., dos Santos, J. F., Klusemann, B. & Vairis, A., 24.11.2022, in: Materials Science & Engineering A. 859, 144227.Publikation: Beiträge in Zeitschriften › Zeitschriftenaufsätze › Forschung › begutachtet
- Erschienen
A multi-scaled process study of dissimilar friction stir welding of Eurofer RAFM steel to PM2000 ODS alloy
Wang, J., Fu, B., Shen, J., Bergmann, L., Lu, X., dos Santos, J. F. & Klusemann, B., 01.09.2022, in: Journal of Materials Processing Technology. 307, 117679.Publikation: Beiträge in Zeitschriften › Zeitschriftenaufsätze › Forschung › begutachtet
- Erschienen
Effect of rotational speed and double-sided welding in friction stir–welded dissimilar joints of aluminum alloy and steel
Bergmann, L. A., Batistão, B. F., de Alcântara, N. G., Gargarella, P. & Klusemann, B., 01.09.2022, in: Welding in the World. 66, 9, S. 1747-1756 10 S.Publikation: Beiträge in Zeitschriften › Zeitschriftenaufsätze › Forschung › begutachtet
- Erschienen
Tool wear mechanisms and effects on refill friction stir spot welding of AA2198-T8 sheets
Castro, C. C. D., Shen, J., Plaine, A. H., Suhuddin, U. F. H., Alcântara, N. G. D., Santos, J. F. D. & Klusemann, B., 01.09.2022, in: Journal of Materials Research and Technology. 20, S. 857-866 10 S.Publikation: Beiträge in Zeitschriften › Zeitschriftenaufsätze › Forschung › begutachtet