Materialprüfung von Eisenbahnrädern mit Ultraschall: Uni Rostock verkürzt 232-Tage-Versuch auf 12 Stunden

Im Gegensatz zum Ermüdungsbruch im menschlichen Knochen, der durch Ruhigstellung behoben werden kann, entstehen durch Ermüdungsbrüche an Maschinenbauteilen erhebliche Schäden. Aus diesem Grund ist es wichtig, dass Werkstoffe gründlich untersucht werden.

Umso glücklicher ist Professorin Manuela Sander (36) vom Lehrstuhl für Strukturmechanik der Universität Rostock, dass die Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik jetzt über eine computergesteuerte Ultraschallprüfeinrichtung zur Durchführung von Ermüdungsversuchen verfügt. „Wir sind jetzt in der Lage, bei Bauteilen, Maschinen oder Verkehrsmitteln, die innerhalb von wenigen Jahren mehr als einer Milliarde Lastwechsel ausgesetzt sind, Ermüdungserscheinungen innerhalb von einem halben Tag zu erzeugen“, hebt Prof. Dr. Sander hervor. Mit konventioneller Prüftechnik würden die Versuche bis zu 232 Tage dauern.

Als Beispiel für solch eine hohe Zahl von Belastungswechseln nennt die Wissenschaftlerin Helikopterrotoren, Radsatzwellen oder Eisenbahnräder. Beachtet man nun, dass zur Auslegung eines Bauteils mindestens 20 derartiger Versuche notwendig sind, ist die neue Ultraschallprüfmaschine nicht nur eine Zeitersparnis, sondern macht die Charakterisierung von Werkstoffen in diesem Bereich erst möglich. „Die neue Prüfeinrichtung zum Testen von Werkstoffen und Bauteilen ist ein großer Gewinn“, freut sich Prof. Sander.

Die Universität Rostock ist in Deutschland einer der sehr wenigen Standorte, an dem die Werkstoffprüfung mit hochmoderner Ultraschalltechnik erfolgt. „Darauf sind wir sehr stolz“, betont Prof. Sander. Ihr Lehrstuhl hatte bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) das Forschungsgerät beantragt. Die Uni Rostock bekam den Zuschlag, DFG und Land bezahlten die hochentwickelte Ultraschallprüfeinrichtung. Zusätzlich hat Prof. Sander innerhalb des deutschlandweit ausgeschriebenen Schwerpunktprogramms „Unendliche Lebensdauer für zyklisch beanspruchte Hochleistungswerkstoffe“ der DFG den Zuschlag für ein Projekt erhalten, um grundlegende Untersuchungen durchführen zu können.

Doktorand Thomas Müller bedient im Labor das Forschungsgerät. Er versetzt die Bauteile per Knopfdruck in Schwingung. Über Messtechnik wird das Signal erfasst, das der Rechner analysiert und physikalische Veränderungen erkennt.

Zur Prüfeinrichtung zählt auch ein digitales Mikroskop und ein Risslängenmessgerät, um eine mögliche Rissentwicklung an der Oberfläche und im Materialinneren zu erkennen“, erklärt Prof. Sander. Das ist ganz neu und für die Wirtschaft und für die Sicherheit der Menschen ein enormer Gewinn.

Auf einer internationalen Tagung wird die Uni Rostock im Juli erste Ergebnisse bei hohen Lastwechselzahlen von Material präsentieren.

Bereits am heutigen Donnerstag (28.4.2011) ab 18.00 Uhr wird zur diesjährigen Langen Nacht der Wissenschaften für interessierte Besucher in Rostock das Labor geöffnet, in dem die computergesteuerte Ultraschallprüfeinrichtung steht. Vorgestellt werden dann aktuelle Untersuchungen zur Ermüdungs- und Betriebsfestigkeit von Bauteilen bei hohen Lastwechselzahlen.

BU: Professorin Manuela Sander und Doktorand Thomas Müller vor der computergesteuerten Ultraschallprüfeinrichtung der Uni Rostock.

Foto: Universität Rostock/ITMZ

Kontakt:
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Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik
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Mail: manuela.sander@uni-rostock.de
Universität Rostock
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Dr. Ulrich Vetter
Fon: +49 (0)381 498 1013
Mail: ulrich.vetter@uni-rostock.de