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Computergestütztes Materialdesign

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Computergestütztes Materialdesign

Die Abteilung Computergestütztes Materialdesign (CM) hat sich zum Ziel gemacht, die Entwicklung und Anwendung hierarchischer und vollkommen parameterfreier (ab initio)  Multiskalenmethoden innovativ voranzutreiben, um Eisen, Stahl und verwandte Materialien mit einer zuvor nie da gewesenen Genauigkeit zu simulieren.

Eine entscheidende Voraussetzung zur Bewältigung kontinuierlich steigender Ansprüche bei der Produktion von Eisen, Stahl und verwandten Materialien in Hinsicht auf  Leistung, Qualität, Spezialisierung und Preisreduktion ist die Verfügbarkeit von Simulationsmethoden, welche eine akkurate Entwicklung neuartiger Materialien mit alleiniger Zuhilfenahme des Computers ermöglichen.  Bei der Konstruktion dieser Methoden stellen die - allen Materialien inhärenten - hierarchischen Strukturen eine immense Herausforderung dar: Das Verständnis bestimmter Eigenschaften auf einer gegebenen Längen- und Zeitskala (typischerweise die Makroskala) erfordert zwingend die Simulation von Mechanismen auf allen untergeordneten Längen- und Zeitskalen bis hin zu den fundamentalen Gesetzen, welche die chemische Bindung regieren.

Die Abteilung Computergestütztes Materialdesign (CM), die seit Sommer 2005 aktiv ist, hat sich der Herausforderung gestellt, die Entwicklung und Anwendung hierarchischer und vollkommen parameterfreier (ab initio)  Multiskalenmethoden innovativ voranzutreiben. Diese Methoden ermöglichen es, Eisen, Stahl und verwandte Materialien mit einer zuvor nie da gewesenen Genauigkeit zu simulieren. Das Departement teilt sich in Arbeitsgruppen, welche auf diverse - bestimmten Längen- und Zeitskalen angepassten - Methoden spezialisiert sind, e.g. Thermodynamik, Mikrostruktur, Erstarrung. Eine enge Verzahnung der Arbeitsgruppen untereinander beruht auf der gemeinsamen Methodenentwicklung. Diese basiert auf unserer optimierten C++-Multiskalen-Bibliothek S/PHI/nX, sowie pyiron, einer integrierten Entwicklungsumgebung für komplexe Simulationsprotokolle, die in python geschrieben ist. Bei der Anwendung des Multiskalenkonzeptes werden von den Arbeitsgruppen verschiedene hochaktuelle Thematiken (e.g. Formgedächtnislegierungen, ab initio Thermodynamik, Grenzflächen) adressiert sowie zahlreiche Aktivitäten in Projekten mit Experimentalgruppen innerhalb und außerhalb des MPIE gefördert.

Die Abteilung besteht aus einem dynamischen und enthusiastischem Team, für das wir stets motivierte Verstärkung suchen. Offene Stellen (Diplom-/Doktorarbeiten, Postdoc) können hier gefunden werden.

 
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