Celem projektu było opracowanie nowatorskich i unikatowych w skali światowej numerycznych narzędzi do wsparcia procesu projektowania nanometrycznych struktur azotku-tytanu (TiN) uzyskanych na drodze ablacji laserowej (napylania) PLD znajdujących zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu.
Projektowanie nowych materiałów, w których skład wchodzą powłoki napylane metodami ablacji laserowej wymagają znacznych nakładów finansowych. Nanometryczny wymiar napylanych warstw nie pozwala na wykorzystanie standardowej aparatury badawczej wspierającej proces projektowania. Wymagany jest bezpośredni dostęp do nowoczesnej aparatury, której koszt wykorzystania jest bardzo wysoki. Dlatego istotnym staje się ograniczenie ilości roboczogodzin pracy specjalistycznego sprzętu np. transmisyjnego mikroskopu elektronowego (ang. TEM) lub nanoindentera do minimum. Rozwiązanie tego problemu, który stanowi istotną cześć projektu, bazuje na opracowaniu modeli numerycznych, których zadaniem jest odwzorowanie zjawisk zachodzących w nanowarstwach podczas deformacji. W ramach projektu wykonano zatem modele numeryczne przy wykorzystaniu podejścia opartego na idei cyfrowej reprezentacji materiału (ang. Digital Material Representation - DMR). Wykonane zgodnie z podejściem DMR struktury, wiernie odzwierciedlą nie tylko dokładną morfologię badanych nanowarstw lecz również uwzględnią własności mechaniczne elementów struktury takich nanowarstw. Opracowane DMR wykorzystane zostały w opracowanych wieloskalowych modelach numerycznych testu nanoindentacji (Rys. 1). Model nanoindentacji utworzony w mikroskali został rozszerzony o modelowanie obejmujące nanoskalową odpowiedź materiału na zadane obciążenie. Takie podejście, w którym połączono dokładne odwzorowanie morfologii materiału nanoszonego z uwzględnieniem jego mechanicznych własności przybliżyło numeryczne przewidywania zachowania się nanowarstw podczas deformacji.
Wygenerowanie wiarygodnej struktury warstw do symulacji numerycznej jest niezwykle istotne w momencie, gdy wymagane jest uzyskanie dokładnych informacji o materiale uwzględniając jego specyficzną budowę. Powłoki nanoszone posiadają bardzo niejednorodną powierzchnię na skutek metody ich wytwarzania. Niejednorodności mają znaczący wpływ na wartości koncentracji naprężeń występujących w powłokach. Dlatego dokładne ich odzwierciedlenie ma ogromne znaczenie dla jakości otrzymywanych wyników analizy numerycznej. Wygenerowana w projekcie struktura ma format przyjazny dla szeroko wykorzystywanych aplikacji numerycznych ułatwiając jej praktyczne wykorzystanie. Wymierną korzyścią z realizacji projektu jest możliwość połączenia rozwiązania z wieloma innymi istniejącymi modelami numerycznymi, w których odzwierciedlenie struktury zostało zminimalizowane lub pominięte.
