In-silico-Design von Implantaten auf der Basis eines Multiskalenansatzes
In der Forschungsgruppe sollen optimierte permanente Implantate entwickelt werden. Durch die additive Fertigung ergibt sich eine große Freiheit in der geometrischen Gestaltung. Dadurch kann die Gitterstruktur im Implantat gezielt eingestellt werden, um das Implantat optimal an den umgebenden Knochen anzupassen. Die Förderperiode 1 konzentriert sich auf permanente Implantate. Dabei muss besonders die Funktionsfähigkeit des Implantats über einen langen Belastungszeitraum garantiert sein. In diesem TP-7 wird ein skalenübergreifendes Modell entwickelt, das den Einfluss von Schädigungseffekten auf der Mikroskala, von Kerbeffekten der Gitterstrukturen auf der Mesoskala sowie das Stress Shielding auf der Makroskala berücksichtigt. Dazu wird ein neuartiger Homogenisierungsansatz eingeführt, der mittels Machine Learning eine zeiteffiziente Kopplung der Skalen erlaubt. Zusätzlich wird die Thermodynamische Topologieoptimierung weiterentwickelt, um skalenübergreifend das optimale digitale Implantat unter Berücksichtigung von prozessbedingten Schädigungs- und belastungsinduzierten Ermüdungseffekten zu bestimmen. Um das Optimum zwischen Gitterstruktur und Funktionsfähigkeit zu finden, wird ein effizienter Multiskalen-Algorithmus entwickelt. Das Ermüdungsverhalten bei Beanspruchung bei hohen (HCF, engl. High Cycle Fatigue) und sehr hohen Lastspielzahlen (VHCF, engl. Very High Cycle Fatigue) wird auf der Mikroskala modelliert. Dabei wird angenommen, dass das Versagen hauptsächlich an den Korngrenzen auftritt. Die Untersuchung des Einflusses der Gitterstruktur auf die Spannungs-Dehnungs-Beziehung findet auf der Mesoskala statt. Die Optimierung des Implantats hinsichtlich Betriebsfestigkeit, Tragfähigkeit und Morphologie wird schlussendlich auf der Makroskala durchgeführt. Der Datentransfer zwischen den einzelnen Skalen soll auf speziell entwickelten künstlichen neuronalen Netzen basieren.
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Der Campus der Technischen Universität Dortmund liegt in der Nähe des Autobahnkreuzes Dortmund West, wo die Sauerlandlinie A45 den Ruhrschnellweg B1/A40 kreuzt. Die Abfahrt Dortmund-Eichlinghofen (6) auf der A45 führt zum Campus Süd, die Abfahrt Dortmund-Barop (44) auf der A40 zum Campus-Nord. An beiden Ausfahrten ist die Universität ausgeschildert. Folgen Sie den Schildern in Richtung Campus-Süd.
Der Lehrstuhl für Werkstoffprüftechnik sitzt im Gebäude Maschinenbau III. Sie erreichen dieses über Einfahrt 41, wo sich Parkplätze befinden. Das Sekretariat befindet sich im dritten Stock in E 03 - Raum 3.027.
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44227 Dortmund
Direkt auf dem Campus Nord befindet sich die S-Bahn-Station „Dortmund Universität“. Von dort fährt die S-Bahn-Linie S1 im 15-Minuten-Takt zum Hauptbahnhof Dortmund und in der Gegenrichtung nach Düsseldorf (Hauptbahnhof/Flughafen) über Bochum, Essen und Duisburg. Außerdem ist die Haltestelle mit den Buslinien 445, 447 und 462 zu erreichen. Von dort ist der Campus Süd, wo das Fachgebiet Werkstoffprüftechnik seinen Sitz hat, über die H-Bahn in Richtung Eichlinghofen oder Campus Süd in fünf Minuten zu erreichen.
Nach Verlassen der H-Bahn an der Station "Campus-Süd" geradeaus über die Straße gehen. Die große Treppe hinaufgehen (Aufzug links neben der Treppe).
Nach der Treppe und unter der Überdachung direkt rechts gehen. Ca. 200m bis zum Ende durchgehen, das Gebäude Maschinenbau III befindet sich direkt am Ende des Weges.
Das Sekretariat befindet sich im dritten Stock in E 03 - Raum 3.027.
Die Dortmunder Stadtwerke DSW21 bieten einen interaktiven Liniennetzplan mit Fahrplanauskunft an.
Vom Flughafen Dortmund aus gelangt man mit dem AirportExpress innerhalb von gut 20 Minuten zum Dortmunder Hauptbahnhof und von dort mit der S-Bahn zur Universität. Ein größeres Angebot an internationalen Flugverbindungen bietet der etwa 60 Kilometer entfernte Flughafen Düsseldorf, der direkt mit der S-Bahn vom Bahnhof der Universität zu erreichen ist.
Zu den Wahrzeichen der TU Dortmund gehört die H-Bahn. Linie 1 verkehrt im 10-Minuten-Takt zwischen Dortmund Eichlinghofen und dem Technologiezentrum über Campus Süd und Dortmund Universität S, Linie 2 pendelt im 5-Minuten-Takt zwischen Campus Nord und Campus Süd. Diese Strecke legt sie in zwei Minuten zurück.