Das Institutsprofil des Fraunhofer IWM

Unser Antrieb ist die nachhaltige Wertschöpfung mit berechenbaren Werkstoffen.

Am Fraunhofer IWM arbeiten wir für Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz in der industriellen Wertschöpfung. Mit unseren Forschungs- und Entwicklungsleistungen eröffnen wir unseren Kunden Wege und Gestaltungsräume für Langlebigkeit und Sicherheit in Bauteilen, Ressourceneffizienz in Prozessketten sowie Energieeffizienz in Maschinen. Dazu machen wir Werkstoffe in Prozessketten, Bauteilen und Maschinen mit ihrem Verhalten und ihren Eigenschaften berechenbar. Wir erforschen die Auswirkungen von mechanischen, tribologischen, thermischen, elektrischen und chemischen Beanspruchungen auf die Funktion und die Beständigkeit von Werkstoffen und entwickeln Lösungen, damit sie in Prozessen und Bauteilen wie einstellbare Systeme genutzt werden können.

Wir befähigen Unternehmen für den wissensbasierten und intelligenten Einsatz von Werkstoffen als Schlüssel für Zukunfts- und Wettbewerbsfähigkeit.

Sichere und langlebige Bauteile

Wir befähigen unsere Auftraggeber, mit Fehlern in Werkstoffen und Bauteilen sicher umzugehen und passende Maßnahmen zur Gewährleistung der Bauteilsicherheit und zur Verbesserung der Lebensdauer zu ergreifen. Für die dazu nötigen Vorhersagen messen und untersuchen wir die Eigenschaften, die Belastbarkeit und die Fehlertoleranz der realen Werkstoffe und entwickeln Werkstoffmodelle, die das Werkstoffverhalten genau beschreiben.

Ressourcenschonende Prozessketten

Wir identifizieren, wie Prozessparameter für Kosten- und Zeitersparnis sowie Qualitätsverbesserungen herzustellender Produkte und letztlich für Nachhaltigkeit in Fertigungsketten angepasst werden können. Dazu analysieren und digitalisieren wir Fertigungsschritte. Über Prozess-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen verfolgen wir die Entwicklung von Werkstoffeigenschaften durch Prozessketten hindurch.

Energieeffiziente, funktionale Systeme

Wir bestimmen die Erfolgsfaktoren für Energieeffizienz und Funktionalität in Hochleistungssystemen. Dazu klären wir Reibungs- und Verschleißprozesse auf und optimieren diese, auch durch Materialsubstitution und die Entwicklung geeigneter Beschichtungen oder Schmierstoffe. Funktionswerkstoffe zur Energiewandlung und Energiespeicherung modellieren und optimieren wir multiskalig, experimentell und numerisch.

Wir forschen für die Bewältigung werkstofftechnologischer Herausforderungen der nachhaltigen Wertschöpfung.

Der wirtschaftliche und gewinnbringende Umgang mit Werkstoffdaten und Werkstoffinformationen

Der effiziente Umgang mit Werkstoffdaten und -informationen wird für werkstoffintensive Prozesse in der Industrie erfolgsbestimmend. Vernetzte Workflows und Strukturen zur produktiven Nutzung verteilter Daten in Unternehmen aber auch von Daten aus dem gesamten Lebenszyklus von Produkten werden zum Erfolgsfaktor in Entwicklungsprozessen und Fertigungsketten. Digitale Repräsentationen realer Werkstoffe werden eine Schlüsselrolle in vernetzten Wertschöpfungsketten und Innovationsprozessen einnehmen und ein zentraler Baustein für die technologische Souveränität sein.

Die ressourcenschonende Betriebsführung und Umnutzung von Anlagen

Unsichere Versorgungslagen, begrenzte Verfügbarkeiten bei Rohstoffen und die Weiternutzung oder Umnutzung von Anlagen im Sinne der Ressourcenschonung führen dazu, dass die Einsatzbedingungen und -belastungen für Werkstoffe in technischen Systemen größeren Schwankungen unterliegen und die Fahrweisen von Maschinen und Anlagen flexibler werden müssen. Damit rücken das Wissen um die Betriebszustände technischer Systeme und um die Spielräume bei der Anpassungsfähigkeit immer stärker in den Fokus von Unternehmen.

Die Kreislauffähigkeit von Werkstoffen und das »Design for Circularity«

Im Zuge der Forcierung von Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeit gewinnen Werkstoffsubstitution und der Einsatz von Recycling-Materialien auch in Hochleistungssystemen an Bedeutung. Die Berechenbarkeit von Materialien unbestimmter Herkunft wird zum kritischen Erfolgsfaktor. Im Rahmen des sogenannten »Design for Circularity« werden neue Konzepte zur Bewertung der Zuverlässigkeit, Sicherheit und Lebensdauer benötigt und zu einem wichtigen Bestandteil von Entwicklungs- und Fertigungsprozessen.

Sichere Wasserstofftechnologien für eine nachhaltige Energiewirtschaft

Die Wechselwirkung von Wasserstoff mit Werkstoffen erzeugt FuE-Bedarfe bei der Sicherheit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit von Bauteilen und Anlagen in Wasserstoffinfrastrukturen. Unternehmen stehen vor der Frage, ob ihre Produkte für den Einsatz unter Wasserstoff verwendet werden können, wie sie gegebenenfalls zu modifizieren sind und was bei Neuentwicklungen zu beachten ist. Dazu muss das Verhalten von Werkstoffen und Bauteilen im Kontakt mit Wasserstoff bewertet, vorhergesagt und auch eingestellt werden können.

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