Neue Wege in der Materialforschung Arbeitsbereich für Materialtechnologie Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Roman Lackner Materialtechnologie Innsbruck (MTI) Universität Innsbruck
Roman Lackner Bauingenieurstudium: TU Wien 1990-1995 Doktoratsstudium: TU Wien 1995-1999 ( Adaptive numerische Berechnung von Stahlbetontragwerken ) Habilitation: TU Wien 1999-2002 ( Thermochemomechanik von Beton ) Laborleitung: TU Wien 2002-2004, 2005-2006 (Institut für Mechanik der Werkstoffe und Strukturen) Auslandsaufenthalt: MIT 2004-2005 Professor für Computational Mechanics: TUM 2006-2008 Professor für Materialtechnologie: Universität Innsbruck seit 2008 2
Methodik Experiment Modellbildung Simulation Mikroebene Mesoebene Makroebene Ziel: Prognose des Strukturverhaltens, 3
, aber das Materialverhalten ist eine Funktion der Zusammensetzung und des Materialaufbaus und diese sind wiederum eine Funktion der Zeit 4
Methodik Beispiel: Beton unter Feuerlast Experiment Modellbildung Simulation Mikroebene Mesoebene Makroebene 5
Methodik Beispiel: Beton unter Feuerlast Experiment Modellbildung Simulation Mikroebene Identifikation der zu Grunde liegenden chemischen und physikalischen Prozesse Mesoebene Bestimmung der effektiven Materialeigenschaften als Eingangsgrößen für die Strukturberechnung Makroebene Validiertes Berechnungs-Tool für die Strukturanalyse 6
Mehrskalenmodellierung Methodik Beispiel: Beton unter Feuerlast Experiment Modellbildung Simulation Mikroebene Identifikation der zu Grunde liegenden chemischen und physikalischen Prozesse Mesoebene Bestimmung der effektiven Materialeigenschaften als Eingangsgrößen für die Strukturberechnung Makroebene Validiertes Berechnungs-Tool für die Strukturanalyse 7
Identifikationsexperimente Validierungsexperimente Mehrskalenmodellierung Beziehung der makroskopischen (effektiven) Materialeigenschaften auf die Materialzusammensetzung und Materialaufbau Homogenisierung Nanoebene Mikroebene Mesoebene Macroebene Effektive Materialeigenschaften als Eingangsgrößen für die Struktursimulation 8
Belastung NanoLab der Universität Innsbruck Nanoindentation Kraft-/Weggesteuerte Penetration der Materialoberfläche finanzielle Unterstützung seitens CDG, Rektorat der Universität Innsbruck, Standortagentur Tirol Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften Penetration 9
NanoLab der Universität Innsbruck Quanta 3D Dual Beam Fokusierter Ionenstrahl mit Elektronenmikroskop finanzielle Unterstützung seitens CDG, Fakultät für Bauingenieurwissenschaften Charakterisierung des Porenraums 10
Zement- und Betontechnologie (Christian-Doppler Labor) Laufzeit: 2010-2017 Industriepartner: Schretter & Cie (Zementherstellung) Doka (Schalungen) Fibre-C (Fertigteile) Riml Saxer Rainer Weisheit Pichler Unterberger Maier 11 Baumgärtner
Mehrskalenmodell für Beton Hydratebene Hydrate Klinkerphasen Poröses Hydrat air water Zementsteinebene Mörtelebene Makroebene aggregate Mechanische Eigenschaften 12
Optimierte Dämmstoffe (FFG Research Studio) Laufzeit: 2011-2014 Industriepartner: Senftenbacher Ziegelwerke Compac Foam Dullinger Kalk Traxl Wikete Metzler N.N. Energieeffizientes Bauen 13
Mehrskalenmodell für Dämmstoff Schaumebene: Partikelebene: Thermische Eigenschaften 14
Innovative Wood Protection (Standortagentur Tirol K-Regio) Laufzeit: 2011-2014 Paulini Lun Industriepartner: Adler-Lacke Binderholz Softwarefirma Pfennig Pfennig Chemie N.N. Holzbau 15
Temperatur Entwicklung von Holzbeschichtungen Simulations-Tool: Tiefe [m] Verbesserung der Brandbeständigkeit 16
Vision Modellbasierter Zusammenhang zwischen Materialeigenschaften und Materialzusammensetzung/-aufbau realitätsnahe Prognose der Dauerhaftigkeit von Werkstoffen und Strukturen Ermittlung der Sensibilität von Materialeigenschaften hinsichtlich ungewollter Schwankungen in der Herstellung anwendungsorientierte Optimierung der Materialeigenschaften Materialien im Bereich der Werkstoff- und Medizintechnik 17
Danke für Ihre Aufmerksamkeit! mti.uibk.ac.at 18