Nachhaltige Metalle im Fokus eines neuen DFG-Schwerpunktpro­grammes

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) richtet elf neue Schwerpunktprogramme (SPP) ein, die im Jahr 2025 starten sollen. 43 Initiativen hatten sich um die sechsjährige Förderung beworben. Zu den elf geförderten Forschungsprogrammen gehört das SPP 2489 „DaMic – Datengetriebenes Legierungs- und Mikrostrukturdesign nachhaltiger metallischer Konstruktionswerkstoffe“. DaMic-Koordinator ist Prof. Markus Kästner, Inhaber der Professur für Numerische und Experimentelle Festkörpermechanik an der TU Dresden.

Die metallischen Werkstoffe der Zukunft müssen zwingend nachhaltiger werden, da ihre Herstellung und Verarbeitung aktuell 40 % aller industriellen Treibhausgasemissionen verursachen. Beim Abbau der zugehörigen Mineralien fallen jährlich zudem mehrere Milliarden Tonnen teilweise schädlicher Nebenprodukte an. Mit DaMic sollen wesentliche wissenschaftliche Grundlagen für diese Entwicklung geschaffen und ein Beitrag zur Etablierung eines neuen Forschungsfelds an der Schnittstelle von Digitalisierung und Nachhaltigkeit geleistet werden.

In Form von Werkstoffen mit einer reduzierten Anzahl von chemischen Legierungselementen, bzw. mit Legierungen mit einer hohen Toleranz gegenüber Verunreinigungen aus der Verwendung von Sekundärrohstoffen stehen zwei grundlegende Optionen zur Verbesserung von Recyclingfähigkeit und Nachhaltigkeit im Mittelpunkt der Untersuchungen. Negative Auswirkungen der veränderten Legierungszusammensetzungen sollen in beiden Fällen durch ein gezieltes Design der Mikrostruktur des Werkstoffs kompensiert werden, so dass die mechanischen Eigenschaften mit aktuell verfügbaren Konstruktionswerkstoffen vergleichbar sind.

Aus deutschlandweit eingehenden Vorschlägen für interdisziplinäre Tandemprojekte von Expert:innen aus den Bereichen Mechanik und Materialwissenschaft werden in einem kompetitiven Verfahren voraussichtlich zehn Teilprojekte ausgewählt und in DaMic gebündelt. Gemeinsam arbeiten die Forschenden an der Entwicklung und Anwendung eines datengetriebenen Ansatzes für die skalenübergreifende Forschung und für das Werkstoffdesign. Dabei sollen insbesondere Machine-Learning-basierte Designansätze auf der Grundlage von digitalen Prozess-Struktur-Eigenschafts-Beziehungen (PSEB) zum Einsatz kommen. In der ersten Förderperiode werden die Grundlagen für die Vorhersage und Invertierung der PSEB zum digitalen Materialdesign geschaffen. Die zweite Förderperiode fokussiert dann die Entwicklung durchgängiger, voll automatisierter Workflows zum Legierungs- und Mikrostrukturdesign nachhaltiger metallischer Konstruktionswerkstoffe.

Mitglieder des Programmausschusses:

Koordinator
Prof. Markus Kästner, TU Dresden, Professur für Numerische und Experimentelle Festkörpermechanik – DaMic: Mikrostrukturrekonstruktion, Machine Learning, Inverses Design

Weitere Mitglieder (in alphabetischer Reihenfolge):
Prof. Daniel Balzani, Ruhr-Universität Bochum, Kontinuumsmechanik – DaMic: Mikrostrukturmodellierung, Mehrskalige Modellierung, Uncertainty Quantification

Prof.ⁱⁿ Britta Nestler, Karlsruher Institut für Technologie, Mikrostruktursimulation in der Werkstofftechnik – DaMic: Phasenfeldmodellierung, Thermodynamik, Datenwissenschaften

Prof. Dierk Raabe, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, Düsseldorf, Mikrostrukturphysik und Legierungsdesign – DaMic: Skalenübergreifende Modellierung, Nachhaltigkeit, Legierungsdesign

Prof.ⁱⁿ Bai-Xiang Xu, TU Darmstadt, Mechanik von Funktionswerkstoffen – DaMic: Phasenfeldmodellierung, Thermo-Chemo-Mechanik

Kontakt für Journalist:innen
Prof. Markus Kästner
Koordinator DaMic
Professur für Numerische und Experimentelle Festkörpermechanik
 +49 351 463-43065