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Nachlese zur DGM-Fortbildungsveranstaltung Ermüdungsverhalten metallischer Werkstoffe 29. Februar – 2. März 2016, Siegen

Auch Werkstoffe werden müde!

Wenn Bauteile aus Konstruktionswerkstoffen versagen, ist der Schaden oft dramatisch. Das Zugunglück von Enschede 1998 oder der Einsturz einer Brücke in Seoul (Südkorea) 1994 sind traurige und oft zitierte Beispiele, die viele Menschenleben gekostet haben. Beide Unglücke hatten ihre Ursachen in der Materialermüdung. Der Begriff Ermüdung bezeichnet hierbei eine durch zyklische Belastung hervorgerufene allmähliche Schädigung eines Bauteils, die bis zum Versagen führen kann. An der Universität Siegen hat kürzlich zu dieser Thematik bereits zum 13. Mal eine DGM-Fortbildungsveranstaltung unter der Leitung von Prof. Dr. Hans-Jürgen Christ (Institut für Werkstofftechnik) stattgefunden. Wie meistens bei den vergangenen Durchführungen war auch diese Veranstaltung mit 24 Teilnehmern aus Unternehmen im In- und deutschsprachigen Ausland ausgebucht. Ingenieure aus den Forschungs- und Entwicklungsabteilungen von Industrieunternehmen erwarben zur Verbesserung ihrer Produkte ein tieferes Verständnis der werkstoffkundlichen Vorgänge im Zusammenhang mit der Thematik Materialermüdung.

Aus den tragischen Schadensfällen haben sich unmittelbar Konsequenzen ergeben. Jedes technische Bauteil muss heute gegen Materialermüdung ausgelegt werden. Die berechnete Lebensdauer muss (deutlich) größer sein als die geforderte Lebensdauer in der Anwendung. Eine dauerfeste Auslegung ist heute meist zu werkstoffintensiv und widerspricht dem Gedanken des Leichtbaus. Vielmehr bewegt man sich bei fast allen technischen Bauteilen im Bereich der Zeitfestigkeit. Es ist somit unabdingbar, „mit Rissen leben zu lernen“. Treffsichere Lebensdauerabschätzungskonzepte sind erforderlich, die experimentell abzusichern sind, um Schäden sicher zu vermeiden.

Um die Kenntnisse zu den Ursachen der Schädigungsentstehung und -entwicklung zu vermitteln, richtet der Lehrstuhl für Materialkunde und Werkstoffprüfung von Prof. Christ die Fortbildungsveranstaltung aus. Die Teilnehmer werden dabei nicht nur mit dem erforderlichen theoretischen Wissen ausgestattet, sondern ihnen wird auch in kleinen Gruppen im Labor die Experimentiertechnik nahegebracht und die Anwendung der Theorie veranschaulicht. So wird beispielsweise gezeigt, wie ein Ermüdungsriss wächst und wie dieses Wachstum mathematisch beschrieben werden kann. Aus der mathematischen Gleichung ergibt sich dann sofort die Grundgleichung für die Lebensdauerabschätzung.

In der Fortbildung wird der Fokus auf die Mechanismen der Materialermüdung gelegt: Was sind die Ursachen, was kann man aus diesen lernen für die Optimierung eines vorhandenen Werkstoffs und die Entwicklung neuer Werkstoffe, welche Konsequenzen ergeben sich aus diesen Mechanismen im Hinblick auf die Entwicklung sicherer Lebensdauerabschätzungskonzepte, uvm. Erst wenn man versteht, was bei zyklischer Beanspruchung passiert und welche Prozesse für die Schädigungsevolution relevant sind, kann man darauf aufbauende mechanismenbasierte Modelle entwickeln. Die so entstehenden modellgestützten Berechnungsmethoden lassen sich dann physikalisch begründet auf neue Bedingungen anwenden.

Alle Teilnehmer äußerten sich sehr zufrieden über den erworbenen Kenntniszugewinn und den Verlauf der Fortbildungsveranstaltung. Dies ist sicherlich auch den vielen externen Experten geschuldet, die sich über die vielen Jahre hinweg als Dozenten eingebracht haben und denen ganz besonderer Dank für Ihre treue aktive Mitarbeit gilt. Einer 14. Auflage – voraussichtlich im Frühjahr 2018 – steht somit nichts im Wege.