Egal ob bei der Betrachtung von Materialien im Bereich der Luftfahrt, bei Windkraftanlagen, in Seilbahnen oder Gasleitungen – das Thema Werkstoffermüdung ist im Alltag präsent und hochaktuell. Die besondere Herausforderung: Werkstoffversagen durch Ermüdung ist für das bloße Auge kaum zu erkennen und kann daher plötzlich auftreten. Folglich sind Kenntnisse über das Ermüdungsverhalten von Werkstoffen essenziell, um Schadensfällen vorzubeugen.
Unsichtbar für das bloße Auge
Im Gegensatz zu äußerlich erkennbaren Veränderungen wie plastischen Verformungen, vollziehen sich Ermüdungserscheinungen auf mikrostruktureller Ebene, was deren Betrachtung gleichermaßen herausfordernd wie faszinierend macht. Im Webinar ging Prof. Zimmermann auf Versetzungsbewegungen, die zu Anrissen in Werkstoffen führen können, ein. Solche Veränderungen sind für das bloße Auge kaum zu erkennen.
Multidimensionale Einflussfaktoren
Ein wesentlicher Motivator sich mit Ermüdung zu befassen, ist die Resilienz sowie die Lebensdauer von Bauteilen vorherzusagen. Neben der Faszination für die Thematik seitens Prof. Dr. Zimmermann wurde im Vortrag vor allem eines deutlich: Werkstoffermüdung ist multidimensional. Ermüdung steht unter einem komplexen Wechselspiel an Einflüssen, in welchem die Struktur des Werkstoffes gleichermaßen erkannt werden muss, wie makro- und mikroskopische Elemente sowie die Belastung, die das Bauteil im Betrieb erfährt. In der Betrachtung des Zusammenwirkens der zahlreichen Einzeldisziplinen – von der Werkstoffherstellung über die Prüfung bis hin zur Materialphysik – liegt einer der besonderen Reize der Erforschung von Ermüdungserscheinungen.
Beschreibung von Ermüdung und eindrucksvolle Forschungsbeispiele
Ebenso disziplinübergreifend wie die Einflussfaktoren auf Bauteile sind die Möglichkeiten Ihrer Beschreibung. Für Prof. Dr. Zimmermann ist es essenziell, die werkstoffwissenschaftliche mit der konstruktionsgetriebenen Perspektive zu vereinen und ihre Zusammenhänge herauszustellen. Das Webinar geht verstärkt auf die Wöhlerlinie als Kennlinie zur Beschreibung von Ermüdungserscheinungen ein. Da dieser jedoch die Aussagekraft zum Wachstum eines Risses fehlt, wird der Blick in Richtung weiterer Kennlinien, wie z.B. der Ermüdungsrisswachstumskurve geweitet. Wenn es in der Anwendung darum geht, Werkstoffe zu „tunen“, sind die einzelnen Stellschrauben höchst sensitiv. Dieser Zusammenhang wird eindrucksvoll am Beispiel des komplexen Ermüdungsverhalten der Nikelbasislegierung aufgezeigt.
Ein Blumenstrauß an Materialermüdung
Prof. Dr. Zimmermann beschrieb ihren Vortrag metaphorisch als einen Blumenstrauß, der die Faszination und Relevanz des Themenkomplexes Materialermüdung mit seinen zahlreichen Teildisziplinen veranschaulicht.
Wer neugierig auf die Thematik geworden ist, kann seine Kenntnisse in der Fortbildung „Ermüdungsverhalten metallischer Werkstoffe“ vertiefen. Diese wird ebenfalls von Prof. Dr. Zimmermann geleitet und findet vom 15. bis 17. April 2024 in Dresden statt. Wir freuen uns, Sie dort zu begrüßen!