Weniger Gewicht und längere Lebensdauer: Industriell ist das sehr gefragt. Wie Materialien dafür optimiert werden können, erforscht Prof. Dr. Matti Schneider. Der neue Professor für Ingenieurmathematik entwickelt an der Fakultät für Ingenieurwissenschaften der Universität Duisburg-Essen (UDE) Simulationstechniken, um Werkstoffe und daraus gefertigte Bauteile zu verstehen und gezielt zu verbessern, berichtet die UDE.
In vielen industriellen Anwendungen werden Werkstoffe verwendet, die aus anderen Grundmaterialien zusammengesetzt sind, beispielsweise metallische Legierungen oder Verbundwerkstoffe aus Polymeren und Verstärkungsmaterialien. Die daraus entstehenden Mischwerkstoffe können Eigenschaften aufweisen, welche die einzelnen Bestandteile nicht besitzen. Genutzt werden sie etwa im Automobilbau, Bauwesen oder in der Luft- und Raumfahrttechnik und der Produktion von Sportartikeln und Lebensmittelverpackungen. Wir möchten die Eigenschaften der Materialien präzise steuern. Die Verbundwerkstoffe setzen wir aus Bestandteilen mit günstigen Eigenschaften zusammen. Die Messungen machen wir teils simulativ, das spart Zeit und Geld, sagt Prof. Schneider.
Die Art des Messens fordert den UDE-Wissenschaftler heraus. Wir möchten das mechanische Verhalten von Materialien vorhersagen, starten aber bei Ergebnissen, die von Randbedingungen abhängen. In dem Projekt BeyondRVE (Beyond Representative Volume Elements for Random Heterogeneous Materials) entwickelt er daher neue Simulationstechniken, die reale 3D-Bilddaten ohne störende Randeffekte für Materialsimulationen nutzen können. Für effiziente und präzise Materialsimulationen wird das laut Schneider ein Fortschritt sein. Wir können herstellungsbedingte Fluktuationen der Materialeigenschaften so genauer bestimmen. Besonders Leichtbautechnologien profitierten davon, erklärt er. Gefördert wird die Studie nach Mitteilung der UDE bis 2027 mit 1 499 651 Euro durch einen Starting Grant des European Research Council (ERC).
Methodisch arbeitet Prof. Dr. Schneider vor allem mit numerischen Algorithmen. Der 39-Jährige zählt zu den Pionieren von FFT-basierten Homogenisierungsmethoden, die sich durch herausragende Effizienz auszeichnen. Zudem ist er bekannt für präzise Mikrostrukturmodelle für Faserverbundwerkstoffe, poröse Materialien und polykristalline Werkstoffe. Seine Forschung passt perfekt zum UDE-Schwerpunkt Tailored Materials (Maßgeschneiderte Materialien) sowie zum Profilschwerpunkt Materials Chain der Universitätsallianz Ruhr (UA Ruhr).
Matti Schneider studierte von 2004 bis 2009 Angewandte Mathematik an der TU Freiberg und war dann bis 2012 Promotionsstipendiat am Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften, Leipzig. Danach war er als wissenschaftlicher Mitarbeiter in mehreren Einrichtungen tätig: am Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM, Kaiserslautern (2012/2013, 2015–2017) und an der TU Chemnitz (2013–2015). Vor seiner Berufung an die UDE war er seit 2017 Juniorprofessor für Computational Micromechanics am Karlsruher Institut für Technologie. Seine Forschung wurde mehrfach gefördert und ausgezeichnet.
Dr. Alexandra Nießen
Kontakt
Prof. Dr. rer. nat. Matti Schneider, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, E-Mail: Matti.Schneider@uni-due.de
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Text zum Titelbild: Prof. Dr. Matti Schneider entwickelt innovative Simulationstechniken (© UDE)
