Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kasseler Forschung zu Materialermüdung soll katastrophale Schadensfälle vermeiden helfen

11.01.2013
Wissenschaftler der Uni Kassel entwickeln ein Verfahren, um Mikroschäden im Metall früher zu erkennen. Das kann auch katastrophale Schadensfälle vermeiden. Denn kleinste Risse im Stahl können etwa zum Entgleisen von Zügen führen.

Wird Metall durch ständige Bewegung stark belastet, verändert sich seine Oberfläche. Sie wird erst rau, später bilden sich Risse und schließlich bricht das Material auseinander. Materialermüdung ist zum Beispiel für den Bahnverkehr eine Gefahr: So war das ICE-Unglück von Eschede, bei dem 1998 über 100 Menschen starben, Folge eines Risses in einem metallenen Radreifen.

Prof. Dr. Angelika Brückner-Foit, Leiterin des Fachgebiets Qualität und Zuverlässigkeit am Institut für Werkstofftechnik, und Prof. Dr. Peter Lehmann, Leiter des Fachgebiets Messtechnik im Fachbereich Elektrotechnik/Informatik, wollen Materialschäden frühzeitig erkennen, bevor sich Risse bilden. In ihrem Projekt „3D-Analyse von Oberflächenschädigungen in metallischen Werkstoffen unter Ermüdungsbelastung“ entwickeln sie seit November 2012 dazu ein neues Verfahren.

Das Projekt ist interdisziplinär angelegt und vereint die Kompetenzen der Fachbereiche Elektrotechnik/Informatik und Maschinenbau. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert das Vorhaben mit rund 350.000 Euro zunächst für zwei Jahre. Die Erkenntnisse sollen der Industrie helfen, Schäden in Bauteilen frühzeitig zu erkennen oder gar zu vermeiden.

Prof. Lehmann entwickelt in der ersten Projektphase ein optisches Messgerät, das Mikroveränderungen von Metalloberflächen dreidimensional anzeigt. Durch die 3D-Technik wird die Oberfläche als dreidimensionales Gebirge sichtbar. Schädigungen lassen sich somit besser und früher, nämlich schon im Stadium der Rauigkeit erkennen. Der Demonstrator für das neue Messgerät wird im Projekt aufgebaut und erprobt. Prof. Brückner-Foit beurteilt aus den Informationen der dreidimensionalen Oberflächenanalyse, ob bereits eine Schädigung besteht und ob diese eine Gefährdung des Bauteils darstellt.

Die Wissenschaftler simulieren die Belastungen, die z.B. auf die Räder von Eisenbahnzügen wirken oder auf Stahlbauteile von Brücken, die am Tag von Tausenden von Autos überquert werden, im Labormaßstab mit Proben. Diese werden in einer servohydraulischen Prüfmaschine Belastungszyklen ausgesetzt. Das 3D-Mikroskop wird im Versuchsaufbau integriert und ist so ebenfalls Schwingungen ausgesetzt. Trotzdem soll es Veränderungen an der Oberfläche im Nanometerbereich anzeigen.

Im Projekt soll eine Methode entwickelt werden, die mit einem integrierten Mess-System störende Schwingungen, die bei Bewegungen in der Umgebung entstehen, erfasst und ausgleicht. Somit ist das Mikroskop auch für die Nutzung außerhalb schwingungsisolierter optischer Labore geeignet. Mittelfristig soll erreicht werden, dass ein derartiges System auch bei Routineprüfungen, wie sie z.B. an Eisenbahnrädern oder Flugzeugen vorgenommen werden, eingesetzt werden kann. Das würde die Sicherheit der Bauteile erhöhen und gleichzeitig die Instandhaltungskosten senken.

Info
Prof. Dr. Angelika Brückner-Foit
Universität Kassel
Institut für Werkstofftechnik, Fachgebiet Qualität und Zuverlässigkeit
Tel.: +49 561 804-3680
E-Mail: a.brueckner-foit@uni-kassel.de
Prof. Dr. Peter Lehmann
Universität Kassel
Fachbereich Elektrotechnik/Informatik, Fachgebiet Messtechnik
Tel.: +49 561 804-6313
E-Mail: p.lehmann@uni-kassel.de

Dr. Guido Rijkhoek | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-kassel.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht CI-Maschine von EMAG ECM: Hocheffektive Lösung für das Entgraten von komplexen Bauteilen
12.04.2018 | EMAG GmbH & Co. KG

nachricht Kaltmassivumformung: auch komplexe Bauteilherstellung virtuell und kostengünstig designen
29.03.2018 | Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Gammastrahlungsblitze aus Plasmafäden

Neuartige hocheffiziente und brillante Quelle für Gammastrahlung: Anhand von Modellrechnungen haben Physiker des Heidelberger MPI für Kernphysik eine neue Methode für eine effiziente und brillante Gammastrahlungsquelle vorgeschlagen. Ein gigantischer Gammastrahlungsblitz wird hier durch die Wechselwirkung eines dichten ultra-relativistischen Elektronenstrahls mit einem dünnen leitenden Festkörper erzeugt. Die reichliche Produktion energetischer Gammastrahlen beruht auf der Aufspaltung des Elektronenstrahls in einzelne Filamente, während dieser den Festkörper durchquert. Die erreichbare Energie und Intensität der Gammastrahlung eröffnet neue und fundamentale Experimente in der Kernphysik.

Die typische Wellenlänge des Lichtes, die mit einem Objekt des Mikrokosmos wechselwirkt, ist umso kürzer, je kleiner dieses Objekt ist. Für Atome reicht dies...

Im Focus: Gamma-ray flashes from plasma filaments

Novel highly efficient and brilliant gamma-ray source: Based on model calculations, physicists of the Max PIanck Institute for Nuclear Physics in Heidelberg propose a novel method for an efficient high-brilliance gamma-ray source. A giant collimated gamma-ray pulse is generated from the interaction of a dense ultra-relativistic electron beam with a thin solid conductor. Energetic gamma-rays are copiously produced as the electron beam splits into filaments while propagating across the conductor. The resulting gamma-ray energy and flux enable novel experiments in nuclear and fundamental physics.

The typical wavelength of light interacting with an object of the microcosm scales with the size of this object. For atoms, this ranges from visible light to...

Im Focus: Wie schwingt ein Molekül, wenn es berührt wird?

Physiker aus Regensburg, Kanazawa und Kalmar untersuchen Einfluss eines äußeren Kraftfeldes

Physiker der Universität Regensburg (Deutschland), der Kanazawa University (Japan) und der Linnaeus University in Kalmar (Schweden) haben den Einfluss eines...

Im Focus: Basler Forschern gelingt die Züchtung von Knorpel aus Stammzellen

Aus Stammzellen aus dem Knochenmark von Erwachsenen lassen sich stabile Gelenkknorpel herstellen. Diese Zellen können so gesteuert werden, dass sie molekulare Prozesse der embryonalen Entwicklung des Knorpelgewebes durchlaufen, wie Forschende des Departements Biomedizin von Universität und Universitätsspital Basel im Fachmagazin PNAS berichten.

Bestimmte mesenchymale Stamm-/Stromazellen aus dem Knochenmark von Erwachsenen gelten als äusserst viel versprechend für die Regeneration von Skelettgewebe....

Im Focus: Basel researchers succeed in cultivating cartilage from stem cells

Stable joint cartilage can be produced from adult stem cells originating from bone marrow. This is made possible by inducing specific molecular processes occurring during embryonic cartilage formation, as researchers from the University and University Hospital of Basel report in the scientific journal PNAS.

Certain mesenchymal stem/stromal cells from the bone marrow of adults are considered extremely promising for skeletal tissue regeneration. These adult stem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

Stralsunder IT-Sicherheitskonferenz im Mai zum 7. Mal an der Hochschule Stralsund

12.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Aus dem Labor auf die Schiene: Forscher des HI-ERN planen Wasserstoffzüge mit LOHC-Technologie

19.04.2018 | Verkehr Logistik

Neuer Wirkmechanismus von Tumortherapeutikum entdeckt

19.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics