Betriebsfestigkeit

Zur Bedeutung von Schadensuntersuchungen 

Die Vermeidung von Schäden an technischen Bauteilen stellt eine hervorragende Aufgabe und teils auch eine echte Herausforderung für die mit der Herstellung,

dem Betrieb und der Qualitätssicherung befassten Verantwortlichen dar. Die Reputation und der Erfolg eines Unternehmens werden letztlich durch die Sicherheit, die Qualität und die Betriebsbewährung ihrer Produkte bestimmt. 

Hier kommt der Schadenskunde eine überragende Bedeutung zu, da die konsequente und sachgerechte Untersuchung von Schäden eine wesentliche Voraussetzung für die Vermeidung zukünftiger Schäden und die Steigerung der Produktqualität darstellt.

Lernen aus Erfahrung bedeutet in letzter Konsequenz lernen aus Schäden.

Andererseits haben spektakuläre Schadensfälle zu neuen Entwicklungen in der Auslegungs- und Konstruktionspraxis von Bauteilen und zu bedeutsamen  Fortschritten in der Werkstoff- und Bauteilprüfung geführt. Außerdem waren sie häufig Anlass zur Gründung von Ausschüssen und Vereinigungen, welche sich mit der Sicherheit technischer Anlagen beschäftigen.

Die Verbreitung der Techniken der Schadensuntersuchung, die Darstellung der Schadensmechanismen und die Beschreibung der Schadensursachen und der

Abhilfemaßnahmen ist eine wichtige Aufgabe in der Aus- und Weiterbildung von Naturwissenschaftlern und Ingenieuren. Der DVM hat sich dieser Aufgabe gestellt und hat bisher schon erfolgreich 11 Fortbildungsseminare in dieser Veranstaltungsreihe durchgeführt, was zu der positiven Resonanz der Teilnehmer auf

das Seminar geführt hat. Die gewonnenen vielfältigen Erfahrungen fließen in die Konzeption und den Ablauf des Seminars ein.

Zum Inhalt des Fortbildungsseminars

Die Themen des Fortbildungsseminars erstrecken sich auf die Grundprinzipien und die Methodik der Schadensuntersuchung, wobei die Schwerpunkte die Beschreibung der mikroskopischen und makroskopischen Schadensmerkmale unter quasistatischer und zeitlich veränderlicher Belastung bilden. Sonderthemen erstrecken sich auf thermische Schäden und Schäden an Schweißverbindungen. 

Ein wichtiges Kennzeichen des Seminars ist, dass neben den Werkstoff- und Fertigungsaspekten bei der Schadensuntersuchung besonders auch die Rolle der

festigkeitsgerechten Konstruktion und der Auslegung sowie die Reaktion des Bauteils auf die Beanspruchung einbezogen werden. Hierbei kommt der Sicherheitsrelevanz der Bauteilzähigkeit und der Behandlung von rissartigen Fehlstellen mit Hilfe der Bruchmechanikkonzepte besondere Bedeutung zu.

Ein herausragendes Merkmal des Seminars ist die Behandlung von praktischen Schadensfällen in kleinen Gruppen. Es handelt sich vorwiegend um Beispiele aus dem Maschinen- und Anlagenbau und der Fahrzeugtechnik. 

Themenschwerpunkte

Die Schwerpunkte der Veranstaltung sind im Wesentlichen:

• Beschreibung von Bauteilschäden mit Ermittlung der Schadensursachen
• Einfluss von Werkstoff- und Fertigungsimperfektionen auf Schäden
• Aussagefähigkeit der eingesetzten fraktographischen, metallographischen, mechanisch-technologischen Prüfmethoden
• Problematik der Lastannahmen und der Beanspruchungsermittlung
• Anwendung der Regelwerke sowie der konventionellen und bruchmechanischen Auslegungskonzepte auf Schäden
• Ableitung von Optimierungs- und Abhilfemaßnahmen.

Die Werkstoff- und Bauteilprüfung hat die Aufgabe, die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Bauteilen und Strukturen nachzuweisen. Hierzu sind ein umfangreiches Wissen, eine methodische Vorgehensweise und langjährige Erfahrungen erforderlich.

Aufgrund des schnellen technologischen Fortschrittes, aber auch aufgrund des Generationswechsels besteht gegenwärtig ein großer Bedarf, den Kenntnisstand der auf diesem Gebiet Tätigen zu erweitern und zu vertiefen.

Angesprochen mit diesem Fortbildungsseminar sind Versuchsingenieure, Techniker und Werkstoffprüfer. Die Teilnehmerzahl ist begrenzt.

Folgende Schwerpunkte werden in Referaten und praktischen Übungen behandelt:

• Kennwertermittlung
• Quasistatisch und statisch: Zugversuchskenngrößen, Härte, Bruchzähigkeit, Zeitstandfestigkeit
• Dynamisch: Kennwerte aus Kerbschlagbiegeversuch
• Zyklisch: zyklische Werkstoffkennwerte, Wöhler- und
• Gaßnerversuch, Rissausbreitung

Versuchsplanung und statistische Auswertung

Bauteilprüfung

Bauteilbelastung und Bauteileigenschaften: quasistatisch und statisch, zyklisch mit konstanten und variablen Amplituden, ein- und mehraxiale Belastung, Umgebungsbedingungen 

Prüftechnik

Prüfstände, Prüfsysteme, Umgebungssimulation, Messgrößen, Sollwertvorgaben, Regelungstechnik, Kalibrierung.

Zur Werkstoff- und Bauteilprüfung werden Demonstrationen in Gruppenarbeit durchgeführt.

Für Fragestellungen durch die Teilnehmer und Diskussionen ist ausreichend Zeit vorgesehen.

Dieses Fortbildungsseminar führt jeweils in eines der Hauptthemen der im Anschluss stattfindenden Jahrestagung des Arbeitskreises Betriebsfestigkeit ein. Somit ergänzt das Seminar die Tagung, kann aber auch sinnvoll ohne diese besucht werden. 

Folgende Themen rund um die Betriebsfestigkeit wurden jüngst behandelt: 

• Schwingfestigkeit von additiv gefertigten Bauteilen (2021)
• Bruchmechanik in der Betriebsfestigkeitsanwendung (2020)
• Datenanalyse und Machine Learning in der Betriebsfestigkeit (2019)
• Mehrachsigkeit (2018)
• Betriebsfestigkeit unter Vibration - Prüfung und Analyse im Frequenzbereich (2017)