Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM
Die Mikrostruktur beeinflusst Materialeigenschaften wie Wärmeleitfähigkeit, Steifigkeit und Festigkeit oder akustische Dämpfung signifikant. Geometrische Information aus der 3D Bildanalyse kann genutzt werden, um phänomenologische Gesetze für die Makroskala durch Multiskalenmodelle abzulösen, die sowohl die Eigenschaften des Basismaterials als auch die räumliche Struktur der Komponenten einbeziehen. So kann das Materialverhalten auf der makroskopischen Skala weitaus genauer vorhergesagt werden.
Die mechanische Steifigkeit eines glasfaserverstärkten Polymers unterscheidet sich z. B. stark in Abhängigkeit davon, ob in Faserrichtung oder senkrecht zu den Fasern belastet wird. Dieses anisotrope Verhalten wird mit dem Faserorientierungstensor erfasst, der aus 3D Bildern gewonnen werden kann. Steifigkeit und Festigkeit berechnet als Funktionen der Faserorientierung ergeben dann den vollen anisotropen Steifigkeitstensor 4. Ordnung.
