Virtuelles Material-Design für mineralische Baustoffe

Die industrielle Entwicklung neuer Materialien kostet viel Zeit und Geld. Eine Abkürzung ermöglicht das am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) neu aufgebaute „Virtuelle Labor für Material-Design mineralischer Baustoffe“. Dort berechnen Forschende die Eigenschaften neuer Materialien am Computer und überprüfen diese anschließend experimentell. Ziel ist es, neue Materialien mit ganz gezielten Eigenschaften zu entwickeln, um beispielsweise die Dauerbeständigkeit von mineralischen Baustoffen zu verlängern und sie somit länger nutzbar und nachhaltiger zu machen.

Das neue Labor ermöglicht es, chemisch-mineralische Zusammenhänge über eine digitale Plattform zu visualisieren und Berechnungen auf atomistischer Ebene für mineralische Baustoffe wie beispielsweise Beton durchzuführen. Daraus lassen sich Struktur-Eigenschaftsbeziehungen ableiten und Rückschlüsse auf mechanische Eigenschaften ziehen. „Atome können quasi ‚von Hand‘ ausgetauscht und die Auswirkungen auf die chemischen Verbindungen sofort visualisiert werden“, beschreibt Dr. Peter Thissen vom Institut für Massivbau und Baustofftechnologie (IMB) des KIT die Vorteile des virtuellen Labors, das an den Großrechner am Scientific Computing Center des KIT angebunden ist.

Direkt an die Visualisierung anschließend könnten die Eigenschaften der so optimierten Baustoffe im Experiment durch die am IMB ansässige Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Karlsruhe (MPA Karlsruhe) verifiziert werden, fügt IMB-Leiter Professor Frank Dehn hinzu. Erste Ideen und Ergebnisse zu neuen Materialien liegen bereits vor, dabei geht es um Beschichtungen für Betonoberflächen, um Tragwerke dauerhafter und damit nachhaltiger zu machen.

sf, 24.10.2024