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Was die Materie im Innersten zusammenhält

DFG fördert neues interdisziplinäres Graduiertenkolleg an der FAU

Jeder kennt es vom eigenem Erleben: Fällt die Kaffeetasse herunter, zerbricht sie. Ein Malheur, das sich im Idealfall mit einem „Scherben bringen Glück“ weglächeln lässt. Treten aber bei Flugzeugen, Schiffen oder Eisenbahnen Materialbrüche auf, können diese zu Katastrophen führen und Menschenleben kosten – so war der Auslöser des ICE-Zugunglücks in Eschede vor 20 Jahren der Bruch eines Radreifens. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat an der FAU ein neues Graduiertenkolleg bewilligt, das sich genau mit diesem Thema beschäftigt und an dem Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Departments Chemie und Pharmazie, Mathematik sowie Physik beteiligt sind.

„Ein Bruch ist das Resultat einer Kaskade von Bruchgeschehen. Diese Vorgänge wollen wir skalenübergreifend vom mit bloßem Auge sichtbaren Riss bis hinunter auf die atomare Ebene im Nanometerbereich von Materialien erforschen“, sagt Prof. Dr. Paul Steinmann, Lehrstuhl für Technische Mechanik und Sprecher des neuen Graduiertenkollegs 2423 FRASCAL – kurz für Fracture across Scales. Das Kolleg widmet sich dem anspruchsvollen Querschnittsthema Werkstoffmechanik. Dafür bewilligte die DFG nun für einen Zeitraum von viereinhalb Jahren Mittel in Höhe von 5,5 Millionen Euro.

Im Fokus stehen dabei unter anderem, Kunststoffe – Werkstoffe, die immer mehr an Bedeutung gewinnen und helfen, zum Beispiel Flugzeuge immer leichter und damit energiesparender zu machen. Anders als bei Metallen – Stichwort Radreifen – wurde das Bruchverhalten von Kunststoffen bislang aber nicht so intensiv und interdisziplinär erforscht wie es nun im Graduiertenkolleg FRASCAL erfolgen soll.

„FRASCAL entwickelt in 12 Projekten computergestützte Simulationsmethoden, die den Charakter von Bruchvorgängen auf verschiedenen Längenskalen erfassen können“, erklärt Steinmann. „Wir möchten Bruchvorgänge soweit besser verstehen können, so dass wir sowohl unerwünschten Bruch verhindern, als auch in bestimmten Anwendungen den Bruch positiv nutzen können.“ Brüche positiv zu nutzen bedeutet zum Beispiel, mit Hilfe neu entwickelter Verfahren und Methoden grobkörnige Granulate gezielt zu Pulvern mit ganz bestimmten Eigenschaften zu verarbeiten – quasi vom Felsbrocken zum feinen Sand.

Die Besonderheit des Graduiertenkollegs ist aber auch seine Interdisziplinarität. Das FRASCAL-Konsortium besteht aus Physikern, Chemikern, Mathematikern und Ingenieuren. Aufgrund der Konzeption des Kollegs erfassen die Wissenschaftler die Einflüsse auf Bruchverhalten also aus unterschiedlichen Perspektiven. So arbeiten etwa Mathematiker im Team mit Werkstoffwissenschaftlern oder Chemiker im Team mit Maschinenbauern.

„Die wissenschaftlichen Fachdisziplinen komplementieren sich gegenseitig und agieren doch alle in einem einzigen FRASCAL-Team.“ Da es sich bei FRASCAL um ein Graduiertenkolleg handelt, liegt ein besonderes Augenmerk darauf, Doktoranden in diesem interdisziplinären Umfeld Spitzenforschung betreiben zu lassen und sie zur Promotion zu führen. Das ausgeklügelte Lehrprogramm ist so angelegt, dass jeder ein Stück Wissen aus dem anderen Fach erwirbt. Ergänzend kommen Weiterbildungsangebote aus den Bereichen Softskills oder Karriereplanung dazu.

Geplant ist eine GRK-Laufzeit von insgesamt neun Jahren. In der nun bewilligten ersten Phase werden insgesamt elf Doktoranden und ein Postdoktorand arbeiten. „Wir erhoffen uns, dass wir in der Gesamtlaufzeit über 30 Doktoranden ausbilden werden.“

Das Graduiertenkolleg startet Anfang Januar 2019; Interessenten können sich noch bis 31. August 2018 bewerben: frascal.fau.eu.

Weitere Informationen:

Prof. Dr. Paul Steinmann
Tel: 09131/85-28501
paul.steinmann@fau.de