Prof. Dr.-Ing. habil. Stefan Hiermaier

Gips-Schüle-Professur für Sustainable Systems Engineering,
Direktor Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik EMI

Stefan Hiermaier forscht in den Bereichen Lebenszyklenanalysen, Resilienzquantifizierung sowie Werkstoffverhalten unter dynamischen und statischen Lasten.

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Vision: Nachhaltigkeit als Leitgedanken in den Ingenieurwissenschaften etablieren

Unsere Ressourcen sind endlich. Um den Bedarf künftiger und heutiger Generationen zu sicherzustellen, muss eine verantwortungsvolle Ingenieurwissenschaft Materialien und technische Systeme unter nachhaltigen Gesichtspunkten entwickeln.

Die Gips-Schüle-Professur für Sustainable Systems Engineering (SSE) lehrt und forscht dazu in drei zentralen Gebieten:

1. Nachhaltige Materialien
Lebenszyklen, Ressourcenströme und Substitutionsmöglichkeiten von Materialien und Produkten werden betrachtet. In diesem Zusammenhang wird der Energiebedarf und Schadstoffausstoß aktueller Produktionsprozesse bewertet und eine langfristig orientierte Folgenabschätzung für neu entstehende Technologien betrieben. Die Entwicklung und Konstruktion ressourceneffizienter Technische Systeme benötigt umfassendes Wissen über das Verhalten der verwendeten Werkstoffe.

2. Dynamische Werkstoffcharakterisierung
Es werden das Materialverhalten erfasst und die benötigten Kennwerte für verschiedenste Lastfälle ermittelt. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der dynamischen Werkstoffcharakterisierung, bei der die Zeitabhängigkeit des Materialverhaltens untersucht wird. Für die hier auftretenden Fragestellungen entwickelt die Professur neue Prüfmethoden.

3. Versagensmechanismen
Das derzeitige Wissen über die an Belastungsgrenzen einsetzenden Versagensmechanismen basiert bislang auf oberflächennahen Beobachtungen des untersuchten Werkstoffes. Versagen entsteht jedoch auch im Inneren, aber es mangelt derzeit an Technologien um diese in der Tiefe versteckten Prozesse zu untersuchen. Die Professur entwickelt Methoden um das Verborgene sichtbar zu machen. Zugleich erforschen wir Strategien, wie Systeme verschiedenster Natur – technisch oder gesellschaftlich – nach einer schwerwiegenden Funktionsstörung optimal wieder in den Zustand der ursprünglichen Leistung zurückfinden.

Forschung

Im Mittelpunkt der Forschung stehen die Entwicklung und Charakterisierung von nachhaltigen Materialien

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Dynamic Material Behaviour

Entwicklung von Split-Hopkinson-Methoden zur dynamischen Materialprüfung im Dehnratenbereich von 100 /s bis 5000 /s.

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Metamaterials

Durch additive Fertigung entstandene Mechanische Metamaterialien bieten neuartige und zugleich anpassbare Struktur-Eigenschaftsbeziehungen.

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In-situ X-Ray

Mechanismen der Schadensbildung werden mit Hilfe von in-situ Röntgen-Computertomographie und digitalen Volumenkorrelationsalgorithmen untersucht.

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Sustainability Analysis

Evaluation der Umweltauswirkungen neuer Technologien, z.B. additive Fertigungsprozesse im Kontext eines sich rasch ändernden industriellen Umfelds.

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Composites

Das Verhalten von nachhaltigen, faserverstärkten Hochleistungspolymeren wird untersucht.


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Meshfree methods

Einsatz und Entwicklung netzfreier Methoden zur Simulation starker Deformationen und freier Oberflächenphänomene.

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Projekte

Die Professur »Sustainable Systems Engineering« (SSE) forscht aktuell in den Bereichen:

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SCHARF – Skalenübergreifende Charakterisierung robuster funktionaler Materialsysteme

Auswirkung von Defekten auf einer mikroskopischen Längenskala auf das makroskopische beobachtbare Verhalten einer Struktur, z.B. Defekte auf der Skala der Korngröße von Metallen. Im Mittelpunkt: aus 3D-Druckprozess Laserschmelzen gefertigte Metamaterialien.

Gefördert durch die Carl-Zeiss-Stiftung.

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PROSET – Prospective Assessment of Emerging Technologies


Umweltauswerkungen neuer Technologien (z.B. additive Herstellungsverfahren oder Digitalisierung) im Kontext sich schnell verändernder industrieller Rahmenbedingungen zuverlässig vorherzusagen.


Gefördert durch die Eva-Mayr-Stihl Stiftung.

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BeSurf – Beyond the Surface


Entwicklung von Verfahren, die verborgene Prozesse der Schädigung von Materialien bei extremen Belastungen sichtbar machen. Untersuchung von Faserverbundwerkstoffe aus Basaltfasern mit in-situ Röntgenmethoden und Digital-Volume-Correlation-Algorithmen.

Gefördert durch die Gips-Schüle-Stiftung.

Vita

Stefan Hiermaier ist Universitätsprofessor für Nachhaltige Ingenieursysteme an der Technischen Fakultät der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg. Seit 2015 ist Stefan Hiermaier Leiter des Fraunhofer-Instituts für Kurzzeitdynamik. Außerdem ist er Gastprofessor an der University of Oxford. Stefan Hiermaier studierte Luft- und Raumfahrttechnik an der Universität der Bundeswehr in München und promovierte 1996 an der Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen. 2002 hat er sich ebendort habilitiert; 2008 folgte seine Berufung auf die außerplanmäßige Professur für Hochdynamik.

Die Forschungsaktivitäten von Stefan Hiermaier konzentrieren sich auf nachhaltige Lösungen zur Selektion, Verarbeitung und Nutzung von Werkstoffen sowie auf das Material- und Strukturverhalten unter dynamischer Belastung. Dabei verfolgt er die Integration von experimentellen und numerischen Verfahren zur Untersuchung der Energieeffizienz und Ressourcenschonung bei Prozessen sowie zum dehnratenabhängigen und stoßwellenbeanspruchten Werkstoffverhalten. Wesentliche Themen sind die Entwicklung netzfreier Methoden und die Formulierung mathematischer Modelle für das Materialverhalten unter Crash- und Impaktlasten.

Stefan Hiermaier hat zu diesen Themen zahlreiche Veröffentlichungen verfaßt. Im Springer Verlag erschien 2008 sein Buch »Structures Under Crash and Impact«. Er ist Herausgeber des Buches »Numerical Modeling of Dynamic Processes«, Springer 2009, sowie Mitherausgeber des International Journal of Impact Engineering und Herausgeber der Schriftenreihe »Epsilon-Punkt-Forschungsergebnisse aus der Kurzzeitdynamik«.

Als Prodekan koordiniert Hiermaier den Aufbau des Instituts für Nachhaltige Technische Systeme als drittes Institut der Technischen Fakultät der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg. Zusammen mit dem Prorektor Forschung der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Prof. Dr. Gunther Neuhaus, ist Stefan Hiermaier Koordinator des Leistungszentrums Nachhaltigkeit, einer Kooperation der fünf Freiburger Fraunhofer-Institute und der Albert-Ludwigs-Universität.

Kontakt

Prof. Dr.-Ing. habil. Stefan Hiermaier
stefan.hiermaier@inatech.uni-freiburg.de
Tel.: +49 761 2714-101
Fax: +49 761 2714-400

INATECH SSE
Gips-Schüle-Professur für Sustainable Systems Engineering

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D-79110 Freiburg

Sekretariat

Eva Mayer
eva.mayer@inatech.uni-freiburg.de
Tel.: +49 761 203-54091

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