Die Modellierung des mechanischen, thermodynamischen und funktionalen Materialverhaltens auf atomaren, mesoskopischen und makroskopischen Längenskalen sowie die Schnittstelle zur Prozesssimulation, die die erforderlichen Randbedingungen bereitstellt, sollen hier umfassend gebündelt werden. Damit wird einerseits die Voraussetzung für die Entwicklung von Hochtemperaturmaterialien mit einsatzspezifischen Eigenschaften geschaffen, anderseits auch die enge Kopplung zur Prozessbeschreibung und -optimierung garantiert. Die thermomechanische Beanspruchung unter betrieblichem Einsatz wird durch numerische Simulationen vorausgesagt, berechnet und bewertet. Die Simulationsmethoden reichen von den Ab-initio-Ansätzen über die Molekulardynamik und diskrete Versetzungsdynamik, die Finite-Elemente-Methode, die Randelementmethode bis zur Analyse gekoppelter mechanischer, thermischer und elektrischer Randwertprobleme.

Leiter der Koordinationsstelle: Dr.-Ing. Martin Abendroth 

Auf atomarer Skala werden die Eigenschaften der Materialien schwerpunktmäßig mit abbildenden und spektroskopischen Methoden im Labor und synchrotronbasiert untersucht. Auf der Mesoskala ermöglichen die Methoden sowohl die Analyse der Materialrealstruktur im thermodynamischen Gleichgewicht als auch die Untersuchung der Thermodynamik der Phasenbildung und -umwandlung sowie der Reaktions- und Diffusionskinetik. Hier steht für die Phasen-, Textur- und Realstrukturanalyse eine breite Palette diffraktometrischer Verfahren zur Verfügung. Dies betrifft ebenso die thermodynamische und kinetische Analytik. Auf der Makroskala sind neben den klassischen mechanischen Werkstoff- und Bauteilprüfmethoden für metallische und keramische Materialien sowie für Verbundwerkstoffe auch Kleinstprobenprüfverfahren verfügbar. Viele der genannten Methoden können an der TUBAF im Labormaßstab in situ bei hohen Temperaturen und Drücken angewandt werden.

Leiterin der Koordinationsstelle: Dr. rer. nat. Barbara Abendroth 

Das Technologiemanagement des ZeHS umfasst die Planung, Durchführung und Kontrolle der Entwicklung ressourcen- und energieeffizienter Hochtemperaturprozesse zur Schaffung von Wettbewerbsvorteilen der Grundstoffindustrie. Ein besonderes Augenmerk wird dabei auf die technischen und ökonomischen Synergien entlang der Innovationskette von den Naturwissenschaften Physik und Chemie über die Werkstoffwissenschaft und -technologie bzw. Verfahrenstechnik bis hin zum Anlagenbau gelegt. Für Hochtemperaturprozesse und Hochtemperaturmaterialien, insbesondere die refraktären Verbundwerkstoffe, deren Anwendung bzw. Markteintritt noch bevorsteht, gilt es Technologiefolgenabschätzungen vorzunehmen. Im Vordergrund stehen hierbei die Chancen und Risiken der Technologie im Hinblick auf die Umwelt und die Nachhaltigkeit. Des Weiteren sind im Rahmen einer Systemanalyse die Wechselwirkungen der Prozess- und Materialanforderungen der ZeHS-Projekte zu untersuchen. Bei den marktnahen Hochtemperaturprozessen bzw. Technologien und Hochtemperaturmaterialien liegt der Schwerpunkt dagegen im Innovationsmanagement.

Leiter der Koordinationsstelle: Prof. Dr. rer. pol. Michael Höck