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.
- 2022
- Erschienen
Comparison of Friction Extrusion Processing from Bulk and Chips of Aluminum-Copper Alloys
Rath, L., Suhuddin, U. F. H. & Klusemann, B., 22.07.2022, Achievements and Trends in Material Forming: Peer-reviewed extended papers selected from the 25 th International Conference on Material Forming (ESAFORM 2022). Vincze, G. & Barlat, F. (Hrsg.). Baech: Trans Tech Publications Ltd, S. 471-480 10 S. (Key Engineering Materials; Band 926).Publikation: Beiträge in Sammelwerken › Aufsätze in Konferenzbänden › Forschung › begutachtet
- Erschienen
Effect of Temperature and Strain Rate on Formability of Titanium Alloy KS1.2ASN
Sikhamov, R., Ventzke, V., Dorn, F., Klusemann, B., Khalifa, N. B. & Kashaev, N., 22.07.2022, Achievements and Trends in Material Forming: Peer-reviewed extended papers selected from the 25 th International Conference on Material Forming (ESAFORM 2022). Vincze, G. & Barlat, F. (Hrsg.). Baech: Trans Tech Publications Ltd, S. 939-946 8 S. (Key Engineering Materials; Band 926).Publikation: Beiträge in Sammelwerken › Aufsätze in Konferenzbänden › Forschung › begutachtet
- Erschienen
Experimental Investigation of Efficiency and Deposit Process Temperature During Multi-Layer Friction Surfacing
Kallien, Z., Roos, A. & Klusemann, B., 22.07.2022, Achievements and Trends in Material Forming: Peer-reviewed extended papers selected from the 25 th International Conference on Material Forming (ESAFORM 2022). Vincze, G. & Barlat, F. (Hrsg.). Baech: Trans Tech Publications Ltd, S. 187-193 7 S. (Key Engineering Materials; Band 926).Publikation: Beiträge in Sammelwerken › Aufsätze in Konferenzbänden › Forschung › begutachtet
- Erschienen
Numerical Investigation of Influence of Spot Geometry in Laser Peen Forming of Thin-Walled Ti-6Al-4V Specimens
Pöltl, D., Keller, S., Chupakhin, S., Sala, S. T., Kashaev, N. & Klusemann, B., 22.07.2022, Achievements and Trends in Material Forming: Peer-reviewed extended papers selected from the 25 th International Conference on Material Forming (ESAFORM 2022). Vincze, G. & Barlat, F. (Hrsg.). Baech: Trans Tech Publications Ltd, S. 2293-2302 10 S. (Key Engineering Materials; Band 926).Publikation: Beiträge in Sammelwerken › Aufsätze in Konferenzbänden › Forschung › begutachtet
- Erschienen
Effect of laser peen forming process parameters on bending and surface quality of Ti-6Al-4V sheets
Sala, S. T., Keller, S., Chupakhin, S., Pöltl, D., Klusemann, B. & Kashaev, N., 01.07.2022, in: Journal of Materials Processing Technology. 305, 16 S., 117578.Publikation: Beiträge in Zeitschriften › Zeitschriftenaufsätze › Forschung › begutachtet
- Erschienen
Experimental and numerical investigation of laser beam-welded Al-Cu-Li joints using micro-mechanical characteristics
Examilioti, T. N., Papanikos, P., Kashaev, N., Klusemann, B. & Alexopoulos, N. D., 01.07.2022, in: Journal of Materials Research and Technology. 19, S. 2431-2446 16 S.Publikation: Beiträge in Zeitschriften › Zeitschriftenaufsätze › Forschung › begutachtet
- Erschienen
Fundamental study of multi-track friction surfacing deposits for dissimilar aluminum alloys with application to additive manufacturing
Soujon, M., Kallien, Z., Roos, A., Zeller-Plumhoff, B. & Klusemann, B., 01.07.2022, in: Materials and Design. 219, 15 S., 110786.Publikation: Beiträge in Zeitschriften › Zeitschriftenaufsätze › Forschung › begutachtet
- Erschienen
Combined experimental-numerical analysis of the temperature evolution and distribution during friction surfacing
Kallien, Z. & Klusemann, B., 15.05.2022, in: Surface and Coatings Technology. 437, 11 S., 128350.Publikation: Beiträge in Zeitschriften › Zeitschriftenaufsätze › Forschung › begutachtet
- Erschienen
Changes in processing characteristics and microstructural evolution during friction extrusion of aluminum
Halak, R. M., Rath, L., Suhuddin, U. F. H. R., dos Santos, J. F. & Klusemann, B., 01.05.2022, in: International Journal of Material Forming. 15, 3, 14 S., 24.Publikation: Beiträge in Zeitschriften › Zeitschriftenaufsätze › Forschung › begutachtet
- Erschienen
Tailoring powder strengths for enhanced quality of cold sprayed Al6061 deposits
Huang, C., List, A., Shen, J., Fu, B., Yin, S., Chen, T., Klusemann, B., Gärtner, F. & Klassen, T., 01.03.2022, in: Materials and Design. 215, 18 S., 110494.Publikation: Beiträge in Zeitschriften › Zeitschriftenaufsätze › Forschung › begutachtet