Numerische Materialsimulation

Virtuelles Materialdesign

Virtuelles Materialdesign – Grenzflächen im Blick
© Fraunhofer IFAM

Virtuelles Materialdesign – Grenzflächen im Blick

Virtuelles Materialdesign
© Fraunhofer IFAM

Virtuelles Materialdesign

Zielgerichtete Materialentwicklung durch rechnergestützte Materialsimulation

Die Simulation physikalischer und chemischer Wechselwirkungen an Grenzflächen gewinnt als wichtiges Hilfsmittel für die Materialwissenschaft – und insbesondere für die Nanotechnologie – zunehmend an Bedeutung. Durch rechnergestützte Simulation lassen sich chemische Veränderungen sowie spezifische Wechselwirkungen an Oberflächen heterogener Materialien vorhersagen. Die »Computational Materials Science« ermöglicht so eine Vorhersage der Eigenschaften funktionalisierter Oberflächen, polymerer Werkstoffe und ihrer Wechselwirkungen und liefert somit einen wertvollen Beitrag zu Materialinnovationen.

Portfolio

Das Leistungsangebot des Fraunhofer IFAM umfasst den Einsatz von quantenchemischen sowie molekulardynamischen bis hin zu mesoskopischen Simulationsverfahren und bildet damit den hierarchischen Aufbau vieler Materialien von der Nano- bis zur Mikroskala ab.

Anwendungsbeispiele

Für die Produkt- und Prozessentwicklung liefert die Verknüpfung von Erkenntnissen aus Simulationen und analytischen Untersuchungen wertvolle Hinweise zu alternativen Entwicklungsstrategien und Optimierungspotenzialen. Per Computer lassen sich zu erwartende Materialeigenschaften viel effizienter im Vorfeld neuer Entwicklungen für die Klebstoff- bzw. Lackformulierung, für die Oberflächentechnik und für die Nanotechnologie vorhersagen.

Zu den wichtigen Einsatzgebieten der molekularen Modellierungsverfahren gehört die Untersuchung von Polymer-Metall-Verbunden. Weitere Einsatzgebiete sind die Optimierung von Klebstoff- und Lackformulierungen, die molekulare Interpretation oberflächenanalytischer Befunde sowie die Evaluierung von Degradationserscheinungen und Alterungserscheinungen auf molekularer Skala.