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Unsere Forschungsexperten

Dr. Petra Sonnweber-Ribic

Mikromechanische Materialsimulation – Einfluss der Mikrostruktur auf mechanische Ermüdungsschäden bei Metallen.

„Eine Erkenntnis von heute kann die Tochter eines Irrtums von gestern sein.“ von Marie von Ebner-Eschenbach
Dr. Petra Sonnweber-Ribic

Seit 2011 liegt mein Forschungsschwerpunkt als Research Engineer auf der rechnergestützten Vorhersage von Materialeigenschaften. Derzeit arbeite ich als Senior Expert an der Simulation des mikromechanischen Ermüdungsverhaltens in Metallen. Gemeinsam mit einem Team entwickle ich Modelle der relevanten Einflussfaktoren, die die mechanische Schädigung in zyklisch belasteten Materialien und Komponenten beeinflussen. Dies erlaubt uns die Prognose der Lebensdauer von Materialien und die Identifikation der Faktoren, die für die Materialschädigung hauptursächlich sind. Damit tragen wir zur Zuverlässigkeit und Nachhaltigkeit unserer Produkte bei.

Lebenslauf

  1. Senior Expert, Simulation mikromechanischer Ermüdung in Metallen
  2. Research Engineer, Materialtechnologie (Metalle), Robert Bosch GmbH
  3. Promotion, Textur in dünnen Kupferschichten, Max-Planck-Institut für Metallforschung
  4. Werkstoffwissenschaft (Dipl.- Ing.), Universität Stuttgart

Ausgewählte Publikationen

Publikationen

Natkowski et al. (2021)

Fatigue lifetime prediction with a validated micromechanical short crack model for the ferritic steel EN 1.4003
  • Natkowski, E., Durmaz, A.R., Sonnweber-Ribic, P., Münstermann, S.
  • International Journal of Fatigue, 2021, 152, 106418
Publikationen

Kuhn et al. (2021)

Identifying material parameters in crystal plasticity by Bayesian optimization
  • Kuhn, J., Spitz, J., Sonnweber-Ribic, P., Schneider, M., Böhlke, T.
  • Optimization and Engineering, 2021
Publikationen

Kuhn et al. (2020)

Fast methods for computing centroidal Laguerre tessellations for prescribed volume fractions with applications to microstructure generation of polycrystalline materials
  • Kuhn, J., Schneider, M., Sonnweber-Ribic, P., Böhlke, T.
  • Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 2020, 369, 113175
Publikationen

Sajjad et al. (2020)

Inverse method to determine fatigue properties of materials by combining cyclic indentation and numerical simulation
  • Sajjad, H.M., ul Hassan, H., Kuntz, M., ...Sonnweber-Ribic, P., Hartmaier, A.
  • Materials, 2020, 13(14), 3126

Interview mit Dr. Petra Sonnweber-Ribic

Dr. Petra Sonnweber-Ribic

Senior Expert für mikrostrukturelle Modellierung (Metalle)

Erzählen Sie doch mal: was fasziniert Sie an der Forschung?

Die Forschung erlaubt es uns ein Verständnis für unsere physische Welt zu entwickeln. Und genau das hat mich schon immer interessiert - wie funktioniert etwas und was sind die Ursachen für beobachtetes Verhalten. Denn wenn die zugrunde liegenden Mechanismen und die grundsätzlichen Effekte verstanden werden, schaffen wir die Basis für Verbesserung und Weiterentwicklung. So können beispielsweise die mechanischen Eigenschaften bestehender Metalle verbessert oder sogar völlig neue Anwendungen ermöglicht werden. Das finde ich unglaublich spannend.

Was macht die Forschung bei Bosch besonders?

Bosch Research bietet die Möglichkeit wichtigen grundlegenden wissenschaftlichen Fragestellungen mit dem erforderlichen Aufwand nachzugehen und gleichzeitig hat die Forschung immer einen sehr konkreten Anwendungsbezug. Durch diese Kombination ist die Arbeit äußerst abwechslungsreich und interessant. Besonders die verschiedenen Geschäftsbereiche mit unterschiedlichsten Komponenten führen zu sehr vielfältigen wissenschaftlichen Fragestellungen. Dadurch gibt es stets neue Herausforderungen und Entwicklungsthemen.

Woran forschen Sie bei Bosch?

Ich arbeite an der Modellierung der mikromechanischen Ermüdungsschädigung in metallischen Werkstoffen. Die Materialermüdung ist einer der relevantesten Versagensmechanismen für mechanisch beanspruchte Komponenten und sie zwingt uns heute dazu einen zeit- und kostenintensiven experimentellen Aufwand zu treiben um sicherzustellen, dass unsere Komponeten eine bestimmte Lebensdauer oder Ermüdungsfestigkeit erreichen. Um diesen experimentellen Aufwand zu reduzieren und die Materialentwicklung zielgerichteter zu gestalten, müssen deshalb die grundlegenden Mechanismen verstanden werden, die für diese Schädigung verantwortlich sind. Die besonderer Herausforderung bei der Ermüdungsschädigung ist, dass sie von einer Reihe unterschiedlicher Faktoren beeinflusst wird. Beispielsweise spielen die Oberflächenrauigkeit oder auftretende Eigenspannungen eine wichtige Rolle, aber ganz wesentlich wird die Ermüdung von der Mikrostruktur des Werkstoffs beeinflusst. Derzeit arbeiten wir in einem interdisziplinären Team an der Modellierung aller dieser Einflüsse und ihrer gegenseitigen Wechselwirkung. Wir können mit dem bestehenden Ansatz bereits die mikrostrukturbedingte Streuung der Lebensdauer vorhersagen und den Einfluss unterschiedlicher Werkstoffphasen auf die Schädigung modellieren.

Was sind die größten wissenschaftlichen Herausforderungen in Ihrem Forschungsfeld?

Der Ausdruck "Capturing Physics" beschreibt das sehr bezeichnend. Für Aussagen auf Komponentenebene können trotz wachsender Rechenleistung Materialien nicht auf der grundlegendsten atomaren Ebene modelliert werden. Deshalb ist es notwendig, die relevanten Werkstoffeigenschaften zu beschreiben und sie durch repräsentative, physikalisch basierte Modelle darzustellen. Die große Herausforderung für die computerbasierte Materialwissenschaft besteht darin, die richtige Kombination zu finden, damit einerseits die wichtigen physikalischen Mechanismen dargestellt werden und andererseits das Gesamtsystem mit vertretbarem Zeitaufwand berechnet werden kann.

Wie werden Ihre Forschungsergebnisse zu "Technik fürs Leben"?

Rechnerbasierte Prognosen zu Material- und Komponenteneigenschaften sind ein wichtiger Schritt, um den Zeit- und Kostenaufwand für die Entwicklung neuer Komponenten zu reduzieren. Durch die Identifikation und Modellierung grundlegender Mechanismen und Zusammenhänge tragen wir außerdem zur Zuverlässigkeit und Nachhaltigkeit unserer Produkte bei.

Ihr Kontakt zu mir

Dr. Petra Sonnweber-Ribic
Senior Expert für mikrostrukturelle Modellierung (Metalle)