Prof. Dr.-Ing. habil. Benjamin Klusemann

Innovative, leichte, hochfeste, maßgeschneiderte und kosteneffiziente Materialien sind für die Zukunft gefragt. Die Verarbeitungsbedingungen spielen eine entscheidende Rolle für die resultierenden Eigenschaften, d.h. die Bildung von Mikrostrukturen und Defekten. In diesem Zusammenhang ist das Verständnis der Beziehungen zwischen Prozess, Mikrostruktur, Eigenschaft und Leistung für verschiedene Materialien und Prozesse von entscheidender Bedeutung, um maßgeschneiderte (Leichtbau-)Materialien zu entwickeln, die Eigenschaften von Bauteilen gezielt zu optimieren, die Zuverlässigkeit von Produkten vorherzusagen, die Entwicklungskosten zu senken und nicht zuletzt klimafreundliche und ressourcenschonende Lösungen für Bauteile entlang der gesamten Wertschöpfungskette bereitzustellen. Die Einbeziehung von Computersimulationen ist ein Schlüsselelement, um diese Entwicklungsprozesse zu beschleunigen.

In der Abteilung „Festphase-Werkstoff-Processing“ beschäftigen wir uns mit grundlegenden und angewandten Forschungsthemen in den Bereichen Festphasefügen, Verarbeitung, additive Fertigung und Extrusion. Einige dieser Prozesse wurden in der Abteilung entwickelt und patentiert. In diesem Zusammenhang entwickeln wir neue Materialien und Prozesse für metallische Leichtbaumaterialien, insbesondere mit dem Ziel einer nachhaltigen Nutzung im Transportsektor. Eine enge Korrelation zwischen Modellierung, insbesondere im Kontext der Festkörpermechanik, und experimentellen Untersuchungen ist unerlässlich, um ein fundiertes Verständnis der Beziehungen zwischen Prozess, Mikrostruktur, Eigenschaft und Leistung zu erreichen.

In meiner Forschung stellen die verschiedenen technologischen Prozesse ein Kernelement dar, bei dem eine geeignete kontinuumsmechanische Beschreibung des Materialverhaltens unerlässlich ist. Der gewählte Modellierungsansatz basiert auf der spezifischen Anwendung, was zu Modellierungen auf unterschiedlichen Längenskalen je nach wissenschaftlicher Fragestellung führt. Multiskalenmodellierung, Prozesssimulationen und maschinelle Lernansätze sind zentrale Elemente meiner Forschungsaktivitäten, um Erkenntnisse aus der Mikroebene für die Beschreibung makroskopischer Bauteileigenschaften nach der Verarbeitung nutzbar zu machen.

In diesem Zusammenhang versuchen wir, wissenschaftliche Fragestellungen aus theoretischer Sicht zu beleuchten, indem wir sie experimentell, numerisch sowie mittels maschineller Lernansätze untersuchen und das gewonnene Wissen auf technologische Probleme auf struktureller Ebene anwenden. Nur durch eine Kombination der verschiedenen Ansätze kann das komplexe Zusammenspiel von Prozess, Mikrostruktur und Bauteileigenschaften umfassend verstanden und auf industriell relevante technologische Probleme angewendet werden, um nachhaltige Lösungen bereitzustellen.