Das Team Simulation und Methodenentwicklung beschäftigt sich mit der Modellierung und Analyse komplexer mechanischer Systeme, deren Herstellverfahren und der Bilanzierung der Umweltbelastung. Je nach Detaillierungsgrad des Forschungsthemas werden Simulationsansätze auf der mikro- oder der makromechanischen Ebene durchgeführt. Für ein umfassendes Verständnis des mechanischen Verhaltens eines Bauteilkonzeptes stehen die sorgfältige Bestimmung der Randbedingungen und die Formulierung von Materialmodellen im Vordergrund. Dadurch kann eine realitätsnahe und zuverlässige Simulation durchgeführt werden, in der die in realen Anwendungsszenarien auftretenden Lasten berücksichtigt sind und entstehende Wechselwirkungen bestimmt werden. Für die Erstellung von Materialmodellen findet eine umfangreiche experimentelle Charakterisierung der Werkstoffeigenschaften (z.B. von den eingesetzten Leichtbauwerkstoffen Aluminium, hochfester Stahl, Holz, CFK, GFK, etc.) an den Prüfmaschinen des Lehrstuhls statt.
Die Simulationsansätze umfassen neben den statischen impliziten Simulationen von einzelnen Bauteilen, Modulen oder aber Gesamtstrukturen auch die für die Automobiltechnik wichtigen expliziten Simulationsansätze im Bereich Crash. Hierdurch können Spannungs- und Dehnungsverteilungen innerhalb der Bauteilkomponenten bis zum Beginn des Versagens prognostiziert werden. Parallel dazu entwickelt und untersucht das Team Algorithmen, die speziell für die Schädigungs- und Versagensmodellierung eingesetzt werden. Diese Algorithmen dienen zur Vorhersage des Beginns und des Fortschreitens der Materialschädigung innerhalb der Bauteile und können z.B. Resttragfähigkeiten der Bauteile prognostizieren.
Ein weiterer Forschungsschwerpunkt des LiA im Bereich Simulation stellt die Auslegung und Simulation von Verbindungstechnologien (mechanisch und stoffschlüssig) oder aber der entsprechenden Herstellprozesse der Bauteile dar. Dies ist unabdingbar bei der Entwicklung und Belastungsanalyse von Baugruppen und Gesamtfahrzeugstrukturen. Dies gilt insbesondere wenn der Herstellprozess direkte Auswirkungen auf die späteren Bauteileigenschaften (z.B. Gefügeänderungen oder aber Kaltverfestigung metallischer Werkstoffe während des Fertigungsprozesses) hat.
Die Kalibrierung und Validierung der Simulationsansätze wird durch umfangreiche Analysen und Vergleiche zwischen den simulierten und den experimentellen Ergebnissen erreicht, wodurch eine valide Aussagefähigkeit der Forschungs- und Entwicklungsergebnisse sichergestellt werden kann.
Parallel zur funktionellen Auslegung und Entwicklung ist das Team des LiA in der Lage Nachhaltigkeitsbewertungen von Leichtbaulösungen z.B. durch eine Lebenszyklusanalyse (LCA) durchzuführen. Ziel ist es dabei die Umweltauswirkungen der Leichtbaukonzepte bereits in der frühen Entwicklungsphase möglichst genau zu bewerten, um die Entscheidungsfindung bei der Auswahl von Materialien und Verfahren zu verbessern. Damit trägt das Team zur Entwicklung von Leichtbaulösungen bei, die den technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Herausforderungen gerecht werden.
