SFB 438:  Mathematische Modellierung, Simulation und Verifikation in materialorientierten Prozessen und intelligenten Systemen

• Fachliche Zuordnung: Mathematik
• Förderung: Förderung von 1997 bis 2004
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5481479

Die Entwicklung neuer Materialien und materialabhängiger Systemkomponenten mit spezifischen, anwendungsangepassten Eigenschaften hat in den vergangenen Jahren viele technologische Einsatzmöglichkeiten eröffnet. Dabei kommen so verschiedenartige Materialien wie Formgedächtnis-Legierungen, polymere Fluide und Materialien mit spezifischen elektrischen und magnetischen Eigenschaften in Anwendungsbereichen zum Einsatz, die sich von der Automobilindustrie über Mikroelektronik, Robotik und Verfahrenstechnik bis hin zur Humanmedizin erstrecken.Das Ziel des Sonderforschungsbereichs besteht zum einen darin, in interdisziplinärer Kooperation verbesserte Modelle für materialabhängige Prozesse und Systeme zu ent-wickeln. Zum anderen sollen diese Modelle durch effiziente numerische Simulation unter Einbeziehung experimenteller Daten validiert werden.Der mathematische Ansatz in den Teilprojekten ist einheitlich charakterisiert durch die Behandlung stark gekoppelter nichtlinearer Systeme partieller und gewöhnlicher Differentialgleichungen. Die Numerik konzentriert sich hauptsächlich auf Nichtlinearitäten, Kopplungseffekte sowie komplizierte Definitionsgebiete. Hierbei werden Finite-Volumen- und Finite-Elemente-Methoden, verbunden mit Gitteradaption, Multilevel-Verfahren, Gebietszerlegung und Parallelisierung entwickelt und eingesetzt. Darüber hinaus werden Methoden der molekularen Dynamik (Monte Carlo) und Mehrzielverfahren weiter erarbeitet.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche

Abgeschlossene Projekte

• A1 - Simulation und Modellierung komplexer Prozesse bei der Beschichtung (Teilprojektleiter Hoppe, Ronald H.W. ;  Hänggi, Peter ;  Linz, Stefan Jakob )
• A4 - Adaptive Materialien: Makro- und Mikromodelle, Parameteridentifizierung, Anwendungen (Teilprojektleiter Hoffmann, Karl-Heinz )
• A5 - Asymptotik, Averaging und Perturbation bei Materialgesetzen mit Gedächtnis (Teilprojektleiter Brokate, Martin )
• A7 - Verifikation und Prozessierung biokompatibler DLC-Beschichtungen für medizinische Knochenimplantate (Teilprojektleiter Hoppe, Ronald H.W. ;  Sader, Robert ;  Stritzker, Bernd ;  Wixforth, Achim )
• A9 - Experimentelle und numerische Analyse der Herstellung neuer Schichtmaterialien für Mikrostrukturen (Teilprojektleiter Hoppe, Ronald H.W. ;  Stritzker, Bernd )
• A10 - Turbulenz in Fluiden mit Mikrostruktur (Teilprojektleiter Friedrich, Rainer ;  Manhart, Michael )
• A11 - Numerische Simulation elektrorheologischer Fluide (Teilprojektleiter Hoppe, Ronald H.W. ;  Siebert, Kunibert G. )
• A13 - Modellierung und Simulation von Mikropumpen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Hänggi, Peter ;  Schulte, Miriam ;  Zenger, Christoph )
• B1 - Numerische Modellierung und Optimierung neuer Osteosyntheseverfahren mit Formgedächtnismaterialien: Experimentelle Verifikation und Anwendung in der Traumatologie und wiederherstellenden Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie (Teilprojektleiter Brokate, Martin ;  Horch, Hans-Henning ;  Neff, Andreas )
• B2 - Entwicklung biologisch aktiver Dentalimplantate zur Beschleunigung der Knochenheilung (Teilprojektleiter Brokate, Martin ;  Deppe, Herbert ;  Horch, Hans-Henning )
• B3 - Adaptive Materialien und Verbundwerkstoffe in medizinischen Anwendungen: Modellierung, Validierung und Simulation (Teilprojektleiter Brokate, Martin ;  Hoffmann, Karl-Heinz ;  Zeilhofer, Hans-Florian )
• B4 - Quantitative Sonographie für Knochengewebe (Teilprojektleiter Brokate, Martin ;  Sader, Robert )
• C1 - Fingermuskeln für eine künstliche Hand (Teilprojektleiter Pfeiffer, Friedrich ;  Ulbrich, Heinz )
• C2 - Leichtbauroboter in der Raumfahrt - Optimierung von Auslegung und Betrieb (Teilprojektleiter Bulirsch, Roland )
• C4 - Optimale semi-aktive Schwinungsdämpfung mit elektrorheologischen Flüssigkeiten (Teilprojektleiter Bulirsch, Roland ;  Scheurle, Jürgen )
• C5 - Mathematische Modellierung und Analyse der Dynamik von Formgedächtnismaterialien und eine Anwendung in der Medizintechnik (Teilprojektleiter Neff, Andreas ;  Scheurle, Jürgen )
• C8 - Kontinuums- und Maktromodelle zur Simulation elektrofluidmechanischer Mikrobauteile (Teilprojektleiter Hoppe, Ronald H.W. ;  Scheurle, Jürgen ;  Wachutka, Gerhard K.M. )
• D1 - Rechnergestützter Entwurf von anisotrop geätzten Mikrostrukturen (Teilprojektleiter Wachutka, Gerhard K.M. )
• D4 - Experimentelle und numerische Analyse der Herstellung neuer Schichtmaterialien für Mikrostrukturen (Teilprojektleiter Hoppe, Ronald H.W. ;  Rauschenbach, Bernd ;  Stritzker, Bernd )
• D5 - Kontinuums-und Makromodelle zur Simulation elektrofluidmechanischer Mikrobauteile (Teilprojektleiter Hoppe, Ronald H.W. ;  Scheurle, Jürgen ;  Wachutka, Gerhard K.M. )
• E1 - Turbulenz in Fluiden mit Mikrostruktur (Teilprojektleiter Friedrich, Rainer )
• E2 - Numerische Simulation elektrorheologischer Fluide (Teilprojektleiter Hoppe, Ronald H.W. )
• E3 - Numerische und experimentelle Untersuchungen des unterkühlten Strömungssiedens (Teilprojektleiter Bungartz, Hans-Joachim ;  Mayinger, Franz ;  Zenger, Christoph )
• E4 - Makromodellierung und numerische Simulation gekoppelter Wandlereffekte in Mikrosystemen (Teilprojektleiter Zenger, Christoph )
• Z1 - Zentrale Geschäftsführung (Teilprojektleiter Brokate, Martin ;  Grammel, Götz ;  Hoppe, Ronald H.W. )
• Z2 - Projektübergreifende Aktivitäten (Teilprojektleiter Bungartz, Hans-Joachim )
• Z3 - Oberflächenmodifizierung komplex geformter medizinischer Implantate durch Plasma-Immersions-Implantation (Teilprojektleiter Bornemann, Folkmar ;  Horch, Hans-Henning ;  Rauschenbach, Bernd ;  Sader, Robert ;  Stritzker, Bernd )

• Antragstellende Institution: Technische Universität München (TUM)
• Sprecher: Professor Dr. Martin Brokate