Werkstofftrends: Methoden für Multiskalensimulationen

Der Wunsch, Werkstoffe für bestimmte Anwendungen gezielt am Rechner zu entwickeln, um den Rückgriff auf zeitaufwendige und kostspielige Experimente zu reduzieren, ist seit jeher ein wichtiger Grund für die Nutzung und Weiterentwicklung numerischer Methoden im Bereich der Werkstoffwissenschaften. Die realistische Beschreibung eines Werkstücks muss sich über viele Größenordnungen erstrecken - von der atomaren Ebene bis hin zum Werkstück. Die meisten Ansätze machen sich dabei jene bereits etablierten Methoden zunutze, die für jede der betrachteten Skalen einzeln entwickelt wurden. Auf Ebene der einzelnen Atome ist dies beispielsweise die Dichtefunktionaltheorie. Die größte Herausforderung bei der Entwicklung geeigneter Multiskalenmethoden liegt also in einer akkuraten und numerisch stabilen Kopplung der Modellierungsansätze, die für die unterschiedlichen Ebenen verwendet werden. Dieser Beitrag gibt eine kurze Übersicht zur Multiskalensimulation und einen Ausblick zum Thema.