DVM Nachrichten Nr. 49 by DVM Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung

Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung e.V.

DVM-NACHRICHTEN Mitteilungen für DVM-Mitglieder

49 DVM-N 009

ER 2 SOMM

Zur Herausbildung der Kunststoffprüfung als Wissenschaftsdisziplin – Fachkräftesicherung in der Kunststoffindustrie in Mitteldeutschland Der Kommentar von Prof. Dr. W. Grellmann, MLU Halle-Wittenberg

ie Bedeutung der Werkstoffgruppe der Kunststoffe hat in der Verbandsarbeit des DVM in den letzten Jahren einen enormen Zuwachs erfahren. Belege hierfür sind der Anteil an kunststoffspezifischen Vorträgen in zahlreichen DVM-Arbeitskreisen, z. B. in der traditionellen Tagungsreihe „Werkstoffprüfung“ aber auch die Gründung neuer Arbeitskreise wie „Kunststoffprüfung & Bauteildiagnostik“ oder „Fahrradsicherheit“. Kunststoffe sind heute der Wegbereiter des industriellen Fortschritts und sie haben auf Grund der überdurchschnittlichen Wachstumsraten der Weltproduktion volumenmäßig das Produktionsniveau von Rohstahl deutlich übertroffen. Dies hat auch zu einer gewachsenen gesellschaftlichen Akzeptanz der Werkstoffgruppe geführt, was durch eine häufig sachgerechte Verwendung von Fachtermini dokumentiert wird. Die Weiterentwicklung in der Fahrzeugindustrie unter umweltökonomischen Aspekten ist ohne Kunststoffe undenkbar. Zurzeit enthält ein PKW ca. 15 % Kunststoffe, das sind ca. 150 kg. Mittelfristig prognostiziert wird ein Masseanteil von 20 %. Der Einsatz von Kunststoffen bedeutet weniger Kraftstoffverbrauch und auch mehr Sicherheit. Mit den enormen Zuwachsraten in der Weltproduktion hat sich auch die Forderung nach der Bereitstellung von werkstoffwissenschaftlich begründeten Kenngrößen zur Quantifizierung des Zusammenhanges zwischen der Mikrostruktur und den makroskopischen Eigenschaften ständig erhöht. Der rationelle Werkstoffeinsatz erfordert die optimale Ausnutzung der Werkstoffeigenschaften und dies bedingt die Entwicklung kunststoffspezifischer Mess- und Prüfverfahren. Aus den klassischen Prüfverfahren z. B. zur Bestimmung der Härte- und Zähigkeitseigenschaften von Kunststoffen wurden die registrierenden Härtemessmethoden und die registrierenden Zähigkeitsprüfverfahren, z. B. der instrumentierte Kerbschlagbiegeversuch. Alle registrierenden Methoden besitzen als gemeinsames Merkmal das Ziel, den erhöhten Informationsgehalt zu einer differenzierten Bewertung des Werkstoffverhaltens zu nutzen. Diese experimentellen Methoden zur Angabe von strukturell empfindlichen Werkstoffkenngrößen wurden erst in den letzten 20 Jahren umfangreich weiterentwickelt. In vielen Fällen ist eine Übertragung von aus der Werkstoffprüfung der Metalle bekannten Verfahren nicht möglich, da sich die Messbereiche zur Erfassung der direkten Messgrößen um Größenordnungen unter-

Prof. Dr. W. Grellmann

scheiden können und die Anforderungen an die dafür erforderliche Messtechnik dementsprechend unterschiedlich sind. Obwohl zunächst die Benennung des Wissensgebietes in der Literatur mit „Werkstoffprüfung der Hochpolymere“, „Plastwerkstoffprüfung“ oder „Polymerwerkstoffprüfung“ noch relativ uneinheitlich erfolgte, war das darunter zu verstehende Sachgebiet inhaltlich definiert, wobei die Darstellung zunächst mit ausführlichen Abhandlungen zur Struktur der Kunststoffe und der Polymerverarbeitung verbunden war, die sich auch zu eigenständigen Wissenschaftsdisziplinen entwickelt haben. Heute hat sich im deutschen Sprachgebrauch der Begriff der Kunststoffprüfung allgemein durchgesetzt und das Prüfen von Kunststoffen sowie der daraus gefertigten Bauteile hat große Bedeutung in der Kunststoffindustrie erlangt. Dabei wurden in den letzten 35 Jahren eine Vielzahl von empirisch ermittelten Fakten und Erfahrungen zusammengetragen, die - soweit möglich - unter Verwendung werkstoffwissenschaftlicher Erkenntnisse einer einheitlichen Betrachtungsweise unterzogen werden. Die Kunststoffprüfung hat, so wie alle anderen technischen Wissenschaftsdisziplinen, einen ausgeprägten interdisziplinären Charakter. Dabei besteht die besondere Spezifik darin, dass sie einerseits das Bindeglied zwischen Polymersynthese und der Kunststoffverarbeitung und andererseits zwischen Kunststoffcharakterisierung/Analytik und der Morphologie/ Mikromechanik darstellt. Die heute branchenspezifischen Prüfmethoden für Kunststoffe und Verbundwerkstoffe sind in dem studentischen Lehrbuch „Kunststoffprüfung“ dargestellt. Damit hat sich die Kunststoffprüfung innerhalb der Polymerwissenschaften als eigenständige Wissenschaftsdisziplin etabliert. Die chemische sowie die kunststoffherstellende und -verarbeitende Industrie haben sich

in Mitteldeutschland zu Leitindustrien entwickelt, die in der Phase der guten Konjunktur mit zweistelligen Zuwachsraten eine nachhaltige Entwicklung einleiten konnten. Die Kooperation mit der Wissenschaft erhielt durch die Gründung des KunststoffKompetenzzentrums Halle-Merseburg (KKZ Halle-Merseburg) wesentliche Impulse. Mit der Schließung der ingenieurwissenschaftlichen Ausbildung an der Universität Halle inmitten des Chemiedreiecks zeichnet sich ein Fachkräftemangel in der Chemie- und Kunststoffbranche ab, der durch die demografische Entwicklung und die zunehmende Mobilität verstärkt wird. Es ist deshalb ein dringendes Erfordernis, hochqualifizierte Arbeitskräfte an Universitäten und Hochschulen Mitteldeutschlands auszubilden. Auf Druck des „Clusters Chemie/Kunststoffe Mitteldeutschland“ und der darin organisierten Unternehmen und auf Initiative engagierter Wissenschaftler ist die Politik jetzt zum Umdenken gezwungen worden. Die neuen Schlagworte heißen „Standortbezogene Optimierung der Studienschwerpunkte“ und „Ausrichtung der Ausbildungsangebote an die Bedürfnisse der regionalen Wirtschaft“. Begrüßenswert sind die Initiativen zur Einrichtung eines neuen Masterstudienganges „Angewandte Materialwissenschaften“ an der Universität Halle und des Bachelor- und perspektivisch ebenfalls Masterstudienganges „Kunststoff- und Elastomertechnik“ an der Hochschule Merseburg. Hierfür ist die Einrichtung neuer Lehrstühle und Hochschulprofessuren auf dem Gebiet der Polymerwissenschaft und Kunststofftechnik erforderlich, um die zurzeit auf allen Ebenen hoffentlich erfolgreich gerungen wird. Zwischenzeitlich erleben wir auch in der kunststoffverarbeitenden Industrie einen massiven Konjunktureinbruch, so dass es für alle Unternehmen ausgesprochen schwierig ist, ihren zukünftigen Fachkräftebedarf zu benennen. Umso wichtiger ist es, schon heute auf den Konjunkturaufschwung zu setzen und die Fachkräftesicherung durch die richtigen Schwerpunktsetzungen an Universitäten und Hochschulen zu organisieren. Prof. Dr. W. Grellmann, Professur Werkstoffdiagnostik/ Werkstoffprüfung, Martin-Luther-Universität HalleWittenberg und Wiss.-techn. Direktor des Kunststoff-Kompetenz-zentrums Halle-Merseburg

Im Zusammenhang mit dem Kommentar verweisen wir auf das Lehrbuch Kunststoffprüfung Hrsg. W. Grellmann und S. Seidler Hanser Verlag, 2005

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Werkstoffprüfung in Berlin

ereits zum 26. Mal trafen sich Vertreter der Industrie, aus Forschung und Lehre sowie Prüflaboratorien zur Vortrags- und Diskussionsveranstaltung Werkstoffprüfung am 4. und 5.12.2008 in Berlin. Die oft als „Familientreffen“ der Fachleute auf diesem Gebiet benannte Veranstaltung stand unter der Überschrift „Herausforderungen neuer Werkstoffe an die Forschung und Werkstoffprüfung“. Zwei Tage präsentierten und diskutierten die mehr als 130 Teilnehmer aktuelle Themen zu verschiedenen Aspekten der Bewertung der Eigenschaften unterschiedlicher Werkstoffe. In den Übersichtsvorträgen wurde ein weiter Bogen vom Versagensverhalten von Bauteilen über bruchmechanische Prüfverfahren, der Prüfung der Umformbarkeit bis hin zu aktuellen Entwicklungen auf dem Gebiet der Normung gespannt. Neue Arbeitsgebiete wie Korrosionsprobleme durch den vermehrten Einsatz biogener Werkstoffe wurden ebenso beleuchtet wie die zukünftige Entwicklung des deutschen Akkreditierungssystems als Reaktion auf EUVorgaben. In mehr als 40 Einzelbeiträgen ging es dann im weiteren Verlauf um Schwerpunktsetzungen in den unterschiedlichen Themengebieten. Die Fragestellung „Härteprüfmaschinen - genau, aber nicht fähig?“ stand im Mittelpunkt des Fachgesprächs. Teilnehmer aus der Industrie, von den Prüfma-

H. Frenz und K. Leers verabschiedeten A. Wehrstedt, DIN, nach langjähriger Mitarbeit aus dem Programmausschuss (v.l.n.r.)

schinenherstellern, der PTB und den Anwendern diskutierten diese immer mehr in den Vordergrund drängende Thematik mit dem Auditorium. Ergänzt wurden die Vorträge um eine Posterausstellung. Die präsentierten Beiträge wurden in den Pausen weiter diskutiert, Anregungen zur weiteren Zusammenarbeiten wurden andiskutiert und vereinbart. Alle Beiträge der Veranstaltung sind in einem Tagungsband zusammengefasst, der über den DVM zu beziehen ist. Große Aufmerksamkeit erhielt der Abendvortrag. Herr Bert Weimar vom kriminaltechnischen Institut des Bundeskriminalamts präsentierte die Rolle der Werkstoffprüfung in der Aufklärung von Verbrechen. In einem großen Selbstversuch, in dem,

nicht ganz freiwillig, die Kältebeständigkeit der Teilnehmer geprüft wurde (die Heizung war im ganzen Gebäudekomplex ausgefallen), konnte jeder am Freitag Vormittag seine Widerstandsfähigkeit testen. Der Qualität der Vorträge tat das aber keinen Abbruch. Besonders herauszustellen sind die Präsentationen der Aussteller, die ihr umfangreiches Repertoire an Neuentwicklungen auf dem Sektor der Prüftechnik präsentierten und den Teilnehmern damit die Chance boten, sich vor Ort mit Hard- und Softwarelösungen für ihre Fragestellungen intensiv auseinanderzusetzen. Den Veranstaltern ein herzliches Dankeschön für die reibungslose Organisation. Viele Teilnehmer bestätigten den Erfolg der Tagung durch eine durchweg positive Veranstaltungskritik. Die nächste Tagung, Werkstoffprüfung 2009, wird in Bad-Neuenahr am 03. und 04.12.2009 stattfinden. Ausgerichtet wird die Tagung dann vom Stahlinstitut VDEh (Düsseldorf) in Kooperation mit der DGM und dem DVM. Sie sind herzlich willkommen. Prof. Dr.-Ing. H. Frenz, Fachhochschule Gelsenkirchen, Standort Recklinghausen, FB Angewandte Naturwissenschaften

Bruchmechanische Prüfmethoden: Theorie trifft Praxis

ie Sicherheitsbewertung von Bauteilen erfolgt zunehmend auf der Basis bruchmechanischer Methoden, da mit ihnen die für die zerstörungsfreie Prüfung wichtigen Grenzwerte, d. h. unbedingt aufzufindende Rissgrößen, nach Lage und Richtung bestimmt werden können. Ein wesentlicher Faktor für die Zuverlässigkeit der bruchmechanischen Berechnung der kritischen Rissgröße ist der Werkstoffkennwert. In dem am 11. März 2009 in Stuttgart bereits zum zweiten Male durchgeführten

Fortbildungsseminar „Bruchmechanische Prüfmethoden“ wurde die Kennwertermittlung in Theorie und Praxis vermittelt.

Prof. Dr.-Ing. E. Roos, MPA Universität Stuttgart

Bruchmechanikprüfung in der MPA Uni Stuttgart

Ermittlung zyklischen Risswachstums und ...

wurde, erfolgte gleich im Anschluss die praktische, versuchstechnische Umsetzung im Labor der MPA Universität Stuttgart. Diese Mischung aus Theorie und unmittelbarer experimenteller Anwendung wurde von den Teilnehmern sehr positiv bewertet, was sich auch durch die aktive Beteiligung an den Versuchen dokumentierte.

Behandelt wurden die relevanten bruchmechanischen Kennwerte, wobei eine Einleitung zum Sinn und Zweck bruchmechanischer Kennwerte und eine Betrachtung der Messunsicherheit das Seminar abrundeten. Nachdem die Grundlagen, die Vorgehensweise und Besonderheiten bei der Ermittlung des jeweiligen Kennwertes behandelt

Nächster Termin am 15.+ 16.03.2010 in Stuttgart mit dem Titel „Mechanischtechnologische Prüfmethoden“. Die Programme und Teilnehmerlisten aller vergangenen Veranstaltungen finden sie auf der DVM-Website www.dvm-berlin.de unter der Rubrik/Veranstaltungen/Archiv.

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Arbeitskreis Bruchvorgänge tagt in Wuppertal

ie diesjährige Tagung des DVMArbeitskreises Bruchvorgänge unter dem Titel „Bruchmechanische Werkstoffund Bauteilbewertung: Beanspruchungsanalyse, Prüfmethoden und Anwendungen“ fand am 17. und 18.2.2009 in Wuppertal statt. Vor 70 Teilnehmern wurden 6 Hauptvorträge und 21 weitere Vorträge, teilweise in zwei Parallelsitzungen gehalten. Am Vortag der Veranstaltung fand das Fortbildungsseminar „Eigenspannungen in der bruchmechanischen Bauteilbewertung“ statt.

Die Gastgeber der Tagung 2009 H. Yuan und 2010 H. A. Richard (v. l. n. r.)

Nach den Ereignissen des vergangenen Jahres spielte das Thema „Betriebssicherheit im Schienenverkehr“ eine erhebliche Rolle bei den Vorträgen und anschließenden Diskussionen, dies spiegelte sich auch in der Auswahl der Hauptvorträge wieder. Insgesamt deckten die Vorträge ein breites Spektrum ab, von Berichten über experimentelle Ermittlung von Kennwerten und deren

Bewertung über Aspekte numerischer Simulationen und Modellbildung bis zur Entwicklung bruchmechanischer Konzepte bei piezoelektrischen Materialien. Für eine Mathematikerin mit einem theoretisch ausgerichteten Forschungsgebiet war es der zweite Besuch einer Tagung zu praktischen Aspekten der Bruchmechanik. Meine anfänglichen Bedenken erwiesen sich als unbegründet, die „Integration“ war gänzlich problemlos und gewährte mir sehr interessante Einblicke in eine andere Art des Problemlösens und in praktische Aspekte einer anderen Fachkultur. Sehr positiv fielen mir die lebhaften Diskussionen nach den Vorträgen auf, die teilweise aus Zeitgründen sogar abgebrochen werden mussten. Auch der junge Kollege kurz nach dem Diplom, der als letzter Vortragender des Tages seine Konstruktion zur Planung eines Versuchs vorstellte, wurde noch aufmerksam angehört und mit Tipps versorgt. Ein großes Dankeschön von allen Teilnehmern gebührt Prof. H. Yuan als Gastgeber, seinen unermüdlichen Studenten und dem Team vom DVM für die Organisation, besonders für die Sorge um das leibliche Wohl, selbst am zweiten Tag musste niemand hungrig nach Hause fahren. Bei der Abendveranstaltung in der historischen Stadthalle von Wuppertal versorgte Herr Schneider von der Universität Wuppertal

bei einem hervorragenden italienischen Buffet die Teilnehmer durch einen souverän aus dem Hut gezauberten Vortrag mit überraschenden Informationen über die die Stadt Wuppertal. Nach der Tagung bestand noch die Möglichkeit, sich bei der BAYER HealthCare Wuppertal über die Erforschung, Entwicklung und Produktion sowie computergesteuerte Substanz-Analyse von Arzneimitteln zu informieren. Prof. Dr. M. Specovius-Neugebauer, Universität Kassel, FB Mathematik Text redaktionell gekürzt.

Nächste Tagung des AK-Bruchvorgänge findet am 23.+24.02.2010 in Paderborn, unter dem gleichen Titel statt. Das Fortbildungsseminar des AK findet am 22.02.2010 statt und trägt den Titel „Ingenieurmäßige Bewertung fehlerbehafteter Bauteile bei kombinierter Belastung“.

Messunsicherheit für Anwender

ereits zum vierten Mal fand das Seminar „DIN/EN ISO 17025 für Anwender: Die Berechnung der Messunsicherheit“ am 5. und 6. März 2009 in Berlin statt. Der Vortragende Dipl.-Ing. Christian Weißmüller (Institut für Eignungsprüfung – IfEP GmbH, Recklinghausen) erarbeitete zusammen mit den Teilnehmern aktuelle Modelle zur Bestimmung der Messunsicherheit im Sektor der mechanisch-technologischen Werkstoffprüfung. Basierend auf seinem umfangreichen Erfahrungsschatz aus langjähriger Tätigkeit in der Prüftechnik, Normungsarbeit und in der Organisation internationaler Eignungsprüfungen, ermöglichte der Vortragende einen detaillierten Einblick in die Praxisrelevanz der Unsicherheitsbestimmung eines Messwerts. Der Schwerpunkt lag auf der anwenderfreundlichen Umsetzung der Berechnungsmodelle. Am ersten Tag erarbeiteten die Teilnehmer die fachlichen Hintergründe und Grundlagen der benötigten statistischen Methoden. Bereits hier konnten die vermittelten Informationen in Übungsaufgaben aus der Praxis

vertieft werden. So war bereits ein gemeinsamer Nenner zur Behandlung der weiteren Inhalte vorhanden. Die Sinnhaftigkeit und praktische Umsetzbarkeit der Messunsicherheitsmodelle im Laboralltag wurden rege diskutiert. Die Themen des zweiten Tages umfassten die gängigen Prüfverfahren der Laborpraxis aus der mechanisch-technologischen Werkstoffprüfung. So wurden die Grundlagen, technische Regelungen, als auch alternative Modellansätze zur Unsicherheitsbestimmung in der Härteprüfung und im Zugversuch intensiv behandelt. Es wurden die aktuellen Ergebnisse aus der Normungsarbeit zum Kerbschlagbiegeversuch mit den Unsicherheitsmodellen präsentiert. Theorieabschnitte standen im steten Wechsel mit vorbereiteten Übungsaufgaben zur Vertiefung der Lerninhalte. Die Teilnehmer konnten das Gelernte direkt anwenden und mit Unterstützung durch den Vortragenden in den Übungen umsetzen. Dabei wurden auch individuelle Probleme und Fragestellungen aufgegriffen.

Zusammengefasst lässt sich auf zwei sehr lebendige Seminartage zurückblicken. Wie die Bewertung der Veranstaltung ergab, wurden die Erwartungen der Teilnehmer erfüllt und die Inhalte, insbesondere das Zusammenspiel aus strukturiertem Fachprogramm und der Behandlung individueller Thematikwünsche, als sehr hilfreich für die Laborpraxis eingestuft. Die Besichtigung ausgewählter Laboratorien der Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung bot zusätzliche interessante Eindrücke. Nicht zuletzt bleibt das gemeinsame Abendessen im Restaurant „Zillemarkt“ allen Beteiligten in guter Erinnerung. Dipl.-Ing. C. Weißmüller, IfEP GmbH, Recklinghausen Nächster Termin des DVMFortbildungsseminares „DIN EN ISO/IEC 17025 für Anwender: Die Berechnung der Messunsicherheit“ am 04. und 05. März 2010 in Berlin.

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Referenten aus aller Welt trafen sich in Darmstadt

econd International Conference on Material and Component Performance under Variable Amplitude Loading, 23.-26. März 2009 in Darmstadt. Nach Tours, Frankreich, im Jahr 2002, fand die zweite internationale Tagung zum Thema Werkstoff- und Bauteilverhalten unter variablen Belastungsamplituden in Darmstadt statt. Die Organisation lag beim DVM und ASTM (American Society for Testing of Materials) mit Unterstützung durch die European Structural Integrity Society (ESIS) und die Société Française de Métallurgie et de Matériaux (SF2M). Die Obleute waren C. M. Sonsino und P. C. McKeighan.

Chairman C. M. Sonsino, DVM

Trotz steigender Anstrengungen auf diesem Fachgebiet gibt es noch zahlreiche Lücken im Verständnis des Werkstoff- und Bauteilverhaltens unter realistischen Betriebsbedingungen. Dies gilt insbesondere für komplexe Beanspruchungen, Metalle und faserverstärkte Kunststoffe und Bauteile bei spezifischen Fertigungsprozessen. Die Tagung versteht sich als Forum, neue Erkenntnisse auf diesen Gebieten zu vermitteln und zu diskutieren, wobei sowohl die Industrie als auch Forschungsinstitute angesprochen sind und aktiv teilnehmen. Dabei werden sowohl Grundlagenprobleme, Berechnung und Simulation, experimentelle Daten sowie Fragen der Versuchsdurchführung und Auswertung sowie spezifische industrielle Anwendungen angesprochen. Die hohe Teilnehmerzahl, 200 aus 30 Ländern, zeigt deutlich, dass ein großes

internatonales Interesse besteht und wahrgenommen wird. Die viertägige Konferenz, incl. Exkursionen, war eingeteilt in acht Plenarund 115 parallel ablaufende Fachvorträge. Um die Schwerpunkte und die Breite der Themen aufzuzeigen, seien die Titel der acht Plenarvorträge genannt:  Lastannahmen und ihre Erfordernisse für die Bauteilauslegung  Einfluss der Plastifizierung auf das Risswachstum bei variablen Amplituden  Analytische Methoden und Werkzeuge zur Bauteilauslegung  Zuverlässigkeitskonzepte der Betriebsfestigkeit

Den Ernst-Gaßner-Preis erhielt L. Krüger (BMW), die DVM-Ehrenmitgliedschaften E. Macha (Universität Opole, Polen) und J. Newman (Universität Mississippi, USA). Die Laudationes wurden von H. Hanselka, C. M. Sonsino und P. C. McKeighan gehalten (dazu mehr auf der nächsten Seite). Das Rahmenprogramm der Konferenz bestand aus dem Willkommensabend in der alten Darmstädter Brauerei Bräustübl, dem Conference Dinner auf der historischen Burg Frankenstein und den Besichtigungen von Hottinger Baldwin Messtechnik (HBM), der Materialprüfanstalt / Institut für Werkstoffkunde (MPA/IfW) der TU Darmstadt und des Fraunhofer-Instituts für Betriebs-

Chairman P. C. McKeighan, ASTM

Moderne Werkstoffe und Herstellungstechnologien im Flugzeugbau  Neue Entwicklungen und Fehlerquantifizierung bei Versuchen mit variablen Amplituden  Einflussgrößen auf die Lebensdauer unter variablen Amplituden Bemessung und Validierung aus Sicht der Betriebsfestigkeit, Interaktion zwischen Versuch und Berechnung. Alle Vorträge der Konferenz sind in zwei Tagungsbänden (ISBN 978-3-00027049-9) zusammengefasst, die vom DVM bezogen werden können (auch als CD). Neben den fachlichen erlebte die Konferenz weitere Höhepunkte durch Ehrungen herausragender nationaler und internationaler Experten aus Industrie und Forschung: 

Burg Frankenstein bei Darmstadt

festigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF. Es war eine internationale Betriebsfestigkeitstagung mit allen Facetten auf höchstem internationalen Niveau, wie es durch die hohe Industriebeteiligung und auch die Vielfalt behandelter Anwendungsbeispiele sichtbar wurde. Es ist geplant, die nächste Tagung über das Festigkeitsverhalten unter variablen Amplituden in vier Jahren zu veranstalten, Termin und Ort werden demnächst festgelegt werden. Prof. Dr.-Ing. H. Zenner, TU Clausthal Prof. Dr.-Ing. C. M. Sonsino, Fraunhofer LBF

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DVM-NACHRICHTEN SONDERBEILAGE

Mitglied der 49 DVM-N 009 2 R E SOMM

Sammlung von Dissertationen auf dem Gebiet der Schwingfestigkeit ab 2006 Teil 1: Aachen bis Hamburg

iese Sonderbeilage stellt eine Fortsetzung des DVM-Sonderheftes 02 “Verzeichnis deutschsprachiger Dissertationen und Habilitationen auf dem Gebiet der Schwingfestigkeit, 1900 –2006” dar. Institute, die an einer Veröffentlichung ihrer Arbeiten interessiert sind, bitten wir, diese der DVM-Geschäftsstelle mitzuteilen.

AACHEN RWTH Aachen Institut für Maschinen elemente und Maschinen gestaltung Univ.-Prof. Dr.-Ing. G. Jacobs

Wolf, T. Schmierstoffabhängiges Veschleißverhalten als Basis für ein Lebensdauermodell von axial belasteten Wälz lagern bei Grenzreibung 2008 Tchemtchoua, B. Untersuchung des Wassereinflusses auf die Schädigung gefetteter Wälzlager 2008 RWTH Aachen Institut für Eisenhüttenkunde Professor Dr. Wolfgang Bleck Weißenberg, M. Schwingfestigkeit von LaserhybridSchweißverbindungen an hochfesten Baustählen 2006

Becker, M. Beanspruchungsgerechte Lebensdauerdimensionierung von dynamisch auf BREMEN Drehschub belasteten Elastomerkupplungen Universität Bremen 2006 Stiftung Institut für WerkstoffFrenschek, W. technik Drehschwingungssimulation von Prof. Dr.-Ing. H.-W. Zoch hydraulisch-mechanischen AntriebsBaierl, R. systemen Optimierung des gepulsten Laserhär2007 tens und Anlassens zur Verbesserung Klein, A. der Dauerfestigkeit von bauteilähnliInteraktion der Antriebsstrang- und chen Proben aus Stahl Gehäusedynamik bei Industrie2006 getrieben 2007 CLAUSTHALWeber, O. Erfassung der Wagenkastenstrukturbelastung von Multigelenkstraßenbahnen im betrieblichen Einsatz 2007

ZELLERFELD

TU Clausthal Institut für Maschinelle Anlagentechnik und Betriebsfestigkeit Papakonstantinou, N. (extern) Modellbasierte Optimierung des Betriebs- Prof. Dr.-Ing. H. Zenner verhaltens eines Kegel-Ring-Getriebes in Tobuschat, A. einem Kraftfahrzeug Vergleich und Verbesserung der Me2007 thoden zur Lebensdauerabschätzung

an geschweißten Rohrkonstruktionen aus Stahl 2007 Meinen, H. J. Untersuchung zur Beanspruchbarkeit von Radsatzwellen 2007 Kleemann, U. Bauteilrandschicht und Schwingfestigkeit 2007 TU Clausthal Institut für Maschinelle Anlagentechnik und Betriebsfestigkeit Prof. Dr.-Ing. A. Esderts Wagener, R. Zyklisches Werkstoffverhalten bei konstanter und variabler Beanspruchungsamplitude 2007 Willen, J. Lebensdauerabschätzung von Kehlnähten in Feinblechstrukturen aus Stahl 2008 Otten, T. Erstellung und Bewertung von Beanspruchungskollektiven für Radsatzwellen von Schienenfahrzeugen im U-, S- und Straßenbahnverkehr 2008 Liedgens, K. Über die Inspektionsfristen von Radsatzwellen zur Detektion von Ermüdungsanrissen 2008 Hollunder, S. Lebensdauerabschätzung rührreibgeschweißter Aluminiumkonstruktionen 2009

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DARMSTADT TU Darmstadt Institut für Werkstoffkunde Prof. Dr.-Ing. C. Berger Seybold, R. Finite-Elemente-Simulation örtlicher Beanspruchungen in Schraubengewinden 2005

BEILAGE mit Hilfe der Finite-ElementeMethode 2007 Durst, O. Korrosions– und Verschleißeigenschaften neuartiger kohlenstoffhaltiger PVD-Schichten 2008

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Nicak, T. Beitrag zur Lebensdauerabschätzung zyklisch beanspruchter Schweißverbindungen im Druckbehälterbau; 2006

GRAZ, Österreich

TU Graz Institut für Werkstoffkunde Scholz, M. Korrosionsverhalten von metallischen und Schweißtechnik Werkstoffen und Beschichtungen in Em.Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Troßmann, T. Karfstoffen Verhalten von Magnesium-LegierDr.mont. Horst H. Cerjak 2009 ungen bei korrosiver und mechKukutschki, G. anisch-korrosiver Beanspruchung Grimm, J. Werkstoffwahl für die Neuentwick2005 Einfluss des Werkstoffzustandes von lung eines Kleinkühlkompressors Magnesium-Druckgusslegierungen Znajda, R. 2007 Betriebsähnliches Langzeitdehnwech- auf das Schwingfestigkeitsverhalten 2009 selverhalten wichtiger Stahlsorten HAMBURG 2006 TU Darmstadt TU Hamburg-Harburg Schmidt, A. Institut für Strahlbau und Institut für Konstruktion und Haltbarkeit thermomechanisch Werkstoffmechanik Festigkeit von Schiffen beanspruchter WärmedämmschichtProf. Dr.-Ing. M. Vormwald Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Fricke systeme 2006 Herz, E. Weißenborn, Ch. Entwicklung eines Materialmodells Material and Failure Models for SPS Samir, A. zur Simulation von Schädigungsund Sandwich Plates Subjected to Konstitutive Werkstoffbeschreibung Kriechvorgängen und dessen AnwenExtreme Loads im Kriech- und Kriechermüdungsdung auf Asphalt und Beton 2008 bereich am Beispiel des warmfesten 2006 Schmiedestahls 28CrMoNiV4-9 TU Hamburg-Harburg 2006 Brüning, J. Institut für ZuverlässigkeitsUntersuchungen zum RissfortschrittsLi, Y. technik Korrosionsverhalten von Tellerfedern verhalten unter nichtproportionaler Prof. Dr.-Ing. Uwe Weltin Belastung bei elastisch-plastischen und Tellerfedersäulen unter KomMaterialverhalten – Experimente und Flamm, M. plexbeanspruchung Theorie Ein Beitrag zur Betriebsfestigkeits2007 2008 vorhersage mehraxial belasteter Simon, A. Elastomerbauteile Zur Berechnung betriebsnah belaste- Linne, K. 2003 Untersuchungen des Anriss- und ter Hochtemperaturbauteile mit einem konstitutiven Werkstoffmodell Rissfortschrittverhaltens von Bautei- TU Hamburg-Harburg len aus Gradientenwerkstoffen nach 2007 Arbeitsbereich Konstruktionsstatischen Überlasten Kolbe, W. technik II 2008 Qualifizierungskonzept komplex beProf. Dr.-Ing. Manfred Vötter anspruchter funktionaler Oberflächen DORTMUND Groß, E. 2007 Betriebslastenermittlung, DimensioTU Dortmund Buhr, K. C. nierung, strukturmechanische und Chemieapparatebau Entwicklung von FEM-basierten fahrwerktechnische Untersuchung Konzepten für die schwingfeste Aus- Prof. Dr.-Ing. E. Weiß von Mountainbikes legung von Schraubenverbindungen Rother, K. 1996 2007 Beitrag zur rechnerischen Lebensdau- Dies ist der erste Teil einer Reihe. Wir erheben eranalyse bei mehrachsigen, nichtkeinen Anspruch auf Vollständigkeit, wir freuen Wuttke, U. proportionalen Beanspruchungen uns aber über weitere Einsendungen. Praxisgerechte Bewertung zyklisch 2005 Runhild Arnold, Jan Kallweit und beanspruchter Schraubverbindungen Harald Zenner

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Lothar Krüger erhält Ernst-Gaßner-Preis

as Fraunhofer LBF hat bei der Eröffnung der internationalen Fachkonferenz „Material and Component Performance under Variable Amplitude Loading“ den Ernst-Gaßner-Preis verliehen. Das Institut vergibt diesen Preis zu Ehren seines Mitbegründers Prof. Ernst Gaßner, der die Methoden der Betriebsfestigkeit durch seine Forschung in den 1930er Jahren mitbegründete. Sein Wissen und seine Arbeit haben wesentlich dazu beigetragen, die Lebensdauer industrieller Produkte zu verbessern. Eine international besetzte Jury zeichnete Lothar Krüger, Abteilungsleiter Gesamtfahrzeugarchitektur und –integration der BMW Group, München, als geeigneten und würdigen Preisträger aus. „Lothar Krüger hat in herausragender Weise mit den von Ernst Gaßner entwickelten Betriebsfestigkeitsmethoden die zuverlässige Konstruktion und die praktische Erprobung des damals im Fahrwerksbau neuen Werkstoffes Aluminium vorangetrieben“, sagte Institutsleiter Prof. Holger Hanselka in seiner Laudatio. Im Laufe seiner mehr als 30-jährigen Laufbahn war L. Krüger maßgeblich beteiligt an der Entwicklung zahlreicher innovativer Fahrzeugkomponenten wie beispielsweise Vorder- und Hinterachsen.

L. Krüger, BMW

Als eine seiner herausragenden Ingenieurleistungen zählt das von ihm Mitte der neunziger Jahre mitentwickelte, weltweit erste in Großserie aus Aluminium gefertigte Fahrwerk für die 5er Serie von BMW. Das Betriebsfestigkeitsverhalten des damals neuen Werkstoffes Aluminium galt unter Korrosion noch als nahezu unbekannt. Der Einsatz von Aluminium auch unter Berücksichtigung von Missbrauchs- und Sonderereignissen neben den bestimmungsgemäßen Ermüdungsbelastungen im Fahrbetrieb ermöglichte eine Verringerung des Gewichts um etwa 30 Prozent im Fahrwerk. Die von Ernst Gaßner entwickelten Methoden der Betriebsfestigkeit ermöglichen es, vereinfacht ausgedrückt, die

H. Hanselka, Fraunhofer LBF

betriebsfeste Auslegung und damit die Lebensdauer und Qualität von Produkten maßgeblich zu optimieren – dadurch gelingt es, Hochleistungsprodukte unter dem Aspekt des Leichtbaus zu realisieren. Seine Pionierleistungen beeinflussten die gesamte deutsche, europäische und amerikanische Fahrzeugund Flugzeugindustrie sowie deren Zulieferer. Heute wird das Betriebsfestigkeits-Know-How vor allem in den Branchen der Automobil-, Bahn-, Luftund Raumfahrtindustrie, Medizintechnik und des Maschinenbaus angewendet. Anke Zeidler-Finsel, Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, Darmstadt

Verleihung der DVM-Ehrenmitgliedschaft

m Rahmen der 2nd International Conference on Material and Component Performance under Variable Amplitude Loading 2009 in Darmstadt wurden zwei DVM-Ehrenmitgliedschaften verliehen. Die Auszeichnungen gingen an:  Prof.

Ewald Macha, Opole University of Technology, Opol, Polen

 Prof.

Jim Newman, Mississippi State University, Mississipi, USA

E. Macha

Mit der Ehrenmitgliedschaft werden seit 1987 ausländische Wissenschaftler für hervorragende Verdienste um die technisch-wissenschaftliche Zusammenarbeit mit Deutschland auf dem Gebiet der Materialforschung und -prüfung geehrt .

J. Newman

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DVM-Fortbildungsseminar: Werkstoff- und Bauteilprüfung 14. und 15. Mai 2009 in Clausthal

ennwerte aus Werkstoff- und Bau-  Rissfortschrittsuntersuchungen mit teilprüfungen schaffen die Grundla- CT-Proben ge für die beanspruchungsgerechte Aus-  Servopneumatische Prüfung einer baulegung von Bauteilen. Außerdem dienen teilähnlichen Probe (Versteifungsrippe) Prüfungen zum Nachweis von Sicherheit aus Magnesium und Zuverlässigkeit einer Struktur. Für die effiziente Durchführung einer Prü-  Mehrkanaliger servohydraulischer Befung sind ein umfangreiches Wissen, eine triebslasten-Nachfahrversuch mit eimethodische Vorgehensweise und meist nem Elastomerbauteil langjährige Erfahrungen zur Bewertung  Rissfortschrittsuntersuchungen an einer der Ergebnisse erforderlich. Während Radsatzwelle unter Flachbiegung des DVM-Fortbildungsseminars „Werkstoff- und Bauteilprüfung“ werden am Vormittag die theoretischen Grundlagen für zahlreiche Prüfverfahren vermittelt. Am Nachmittag werden in kleinen Gruppen Versuche an Prüfmaschinen durchgeführt und Fragen zu folgenden Schwerpunkten diskutiert.  Zugversuch  Kerbschlagbiegeversuch  Härteprüfung  Umlaufbiegeversuch  Spannungskontrollierter Versuch zur Seminarteilnehmer Bestimmung der Spannungswöhlerlinie Ein weiterer Höhepunkt des Seminars  Dehnungskontrollierter Versuch zur war der Besuch des Oberharzer BergBestimmung der Dehnungswöhlerlinie werksmuseums. Im 19. Jh. war der

Harz Zentrum der Technischen Entwicklung in Europa. Auf Basis von Wasserkraft wurden viele Technologien vorangetrieben. So wurde z.B. die weltweit erste Schwingprüfmaschine in Clausthal mit einem Wasserrad zur Prüfung von Ketten betrieben. Während der Führung durch das Museum wurde deutlich, dass Leben und Arbeit unserer Altvorderen nicht ganz so schön war wie häufig angenommen wird. Der Abend klang unter Tage in der Steigerbucht bei einem typischen Harzer Tscherper (Wurst, Käse und Brot, ein Messer = Tscherper und keine Gabel) aus. Der Dank der Seminarteilnehmer gilt den Mitarbeitern der SincoTec, den Instituten IWW und IMAB der TU Clausthal sowie dem Team des DVM, die durch ihre engagierte Mitarbeit einen wesentlichen Anteil am guten Gelingen der Veranstaltung hatten. Dr. Rainer Masendorf Institut für Maschinelle Anlagentechnik und Betriebsfestigkeit, TU Clausthal

DVM-Fortbildungsseminar: Bauteilschäden 26. und 27. Mai 2009 in Esslingen

as zweitägige Fortbildungsseminar „Bauteilschäden“ findet seit drei Jahren an der Hochschule Esslingen statt. Das Seminar beschäftigt sich mit den Ursachen und der Vermeidung von Bauteilschäden. Hierzu dient einerseits die Vermittlung von Grundlagen und Erfahrungen über Vorträge, andererseits die Vorstellung und Diskussion von praktischen Schadensfällen in kleinen Gruppen. Die Vorträge behandeln die Methodik der Schadensuntersuchung, den Einfluss der Beanspruchung und der Beanspruchbarkeit auf die Schadensentstehung, den Zusammenhang von Bauteilschäden mit den Übertragungsgesetzen und den Auslegungskonzepten sowie die wesentlichen Maßnahmen zur Vermeidung von Schadensfällen. Ein wesentliches und erprobtes Merkmal des Seminars sind die Behandlung von kennzeichnenden Schäden, welche wiederum den Ursachen aus den oben genannten Bereichen zugeordnet sind.

Der Erfolg des Seminars geht nicht zuletzt aus der gelungenen Zusammensetzung und den spezifischen Schwerpunkten der Referenten aus den Universitäten Clausthal, Darmstadt und Stuttgart sowie

der Hochschule Esslingen zurück. Dies führt zu der schon traditionell sehr positiven Beurteilung des Seminars, welche sich auch auf die Organisation durch den DVM und die Hochschule Esslingen und das Ambiente der ehemaligen Reichsstadt Esslingen bezieht. Die positive Resonanz der Teilnehmer und der insgesamt harmonische Ablauf der Veranstaltung gibt zu der berechtigten Hoffnung Anlass, dass auch das nächste Seminar im März 2010 zu einem Erfolg wird. Prof. Dr.-Ing. L. Issler Steinbeis-Transferzentrum Bauteilfestigkeit und -sicherheit, Werkstoff- und Fügetechnik (BWF) an der Hochschule Esslingen

Fachwerkhäuser in Esslingen

Das nächste Seminar „Bauteilschäden – Ursachen und Folgerungen“ findet am 17. und 18. März 2010 an der Hochschule Esslingen statt.

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DVM-N 49 (Sommer 2009)

August Wöhler

m abgelaufenen Jahr musste an das 150jährige Jubiläum von Schmidt, Diesel und Planck erinnert werden. Klar, runde Geburtstage, auch Schnapszahlen, sind wichtige Stützstellen im zeitlich so ungeordneten Geschichtsgerippe; aber sie dienen auch dem Zusammenhang. Mehr als eine Generation älter als die Genannten und doch ihr Zeitgenosse war August Wöhler, (190 Jahre). Er verdient Erwähnung im Jahre 2009 aus verschiedenen Gründen. Der aktuellste besteht im Bruch und in Haarrissen der ICE-Komponente, die von unserer Tageszeitung als „Verbindungsstück zwischen zwei Rädern“ (!) bezeichnet wurde. Zweitens: Wöhler, weiland königlicher Obermaschinenmeister der niederschlesischmärkischen Eisenbahnen in Frankfurt / Oder, hat bereits Ende der 50er Jahre des 19. Jahrhunderts, also vor 150 Jahren (!)

Untersuchungen an Radsatzwellen (oft fälschlich „Achsen“ genannt ) mit selbst entwickelten Dehnungsmessgeräten durchgeführt. Die Maschinendynamik dieser Zeit mit Kräften, Bewegungen und Leistungssteigerung, mit Bergbau, Stahl

TAGUNGEN 08.+ 09.10.2009 in Darmstadt Arbeitskreis Betriebsfestigkeit 36. Tagung „Einflussgrößen auf die Betriebsfestigkeit bei der Bauteil- + Systementwicklung“ 23.+ 24.02.2010 in Paderborn Arbeitskreises Bruchvorgänge 42. Tagung „Bruchmechanische Werkstoff- und Bauteilbewertungen: Beanspruchungsanalyse, Prüfmethoden und Anwendungen“ 14.+ 15.04.2010 in Darmstadt 3. Tagung des Arbeitskreises Zuverlässigkeit mechatronischer und adaptronischer Systeme 28.-30.04.2010 in Berlin DVM-Tag 2010 „Die Eisenbahn und ihre Werkstoffe -Neue Entwicklungen in der Bahntechnik“ 07.+ 08.05.2010 in Berlin Arbeitskreis Biowerkstoffe 5. Tagung „Hierarchisch strukturierte Biomaterialien und Grenzflächen“

16.+ 17.06.2010 in Darmstadt „Neue Entwicklungen für die Bauteilfestigkeitsnachweise“ in Zusammenarbeit mit dem Forschungskuratorium Maschinenbau des VDMA 30.08.- 03.09.2010 in Dresden 18th European Conference on Fracture (www.ecf18.de) 06. + 07.10.2010 in München Arbeitskreis Betriebsfestigkeit 37. Tagung „Auslegungs- und Absicherungskonzepte der BF Potenziale und Risiken“ WORKSHOPS 12.+ 13.11.2009 in Berlin Arbeitskreis Fahrradsicherheit 2.Workshop „Prüfverfahren und Qualitätssicherungsmethoden unter Berücksichtigung von CFKWerkstoffen“ 27.+ 28.01.2010 in Ulm „Prüfmethodik für Betriebsfestigkeitsversuche in der Fahrzeugindustrie“

Impressum

DVM-Wöhler-Medaille - Verleihung seit 2001 Träger siehe www.dvm-berlin.de, „Ehrungen“

Geschäftsführung: Die DVM-Nachrichten sind die Verbandsmitteilungen Kathrin Leers, Dipl.-Kfm., DVM-Geschäftsstelle des Deutschen Verbandes für Materialforschung und Redaktion: Runhild Arnold, M. A., DVM-Geschäftsstelle -prüfung e. V. Jan Kallweit, Dipl.Ing., DVM-Geschäftsstelle DVM-Geschäftsstelle: Joachim W. Bergmann, Prof. Dr .-Ing. Unter den Eichen 87 MFPA an der Bauhausuniversität 12205 Berlin Coudray-Str. 9 Tel. (030)8113066 / Fax (030) 8119359 99423 Weimar E-Mail: office@dvm-berlin.de Tel. (03643)564301 / Fax (03643) 564201

und Eisenbahn gebar das Phänomen der Ermüdung (fatigue). Die Darstellung des Zusammenhanges zwischen Schwingspielzahlen und ertragbarer Beanspruchung heißt heute „Wöhlerlinie“. Sie bildet eine Grundlage der „Betriebsfestigkeit“1). Wöhler kümmerte sich auch um die Reibung zwischen Rad und Schiene, um Bremsen und ganz besonders um die Mindestanforderungen an die Werkstoffe. 1874 wurde er Eisenbahndirektor und oberster technischer Beamter der Eisenbahnen des Deutschen Reiches in Straßburg. Mit 70 Jahren schied er aus diesem Dienst aus. 1896 erhielt Wöhler vom VDI die goldene GrashofDenkmünze. 1) Schütz, W., Zur Geschichte der Schwingfestigkeit, DVM-Sonderheft 04, Berlin 2008 Dr. William Fischer, Vellmar

FORTBILDUNGSSEMINARE 07.10.2009 in Darmstadt Arbeitskreis Betriebsfestigkeit „Simulation in der Betriebsfestigkeit – Perspektiven und Grenzen“ 22.02.2010 in Paderborn Arbeitskreis Bruchvorgänge „Ingenieurmäßige Bewertung fehlerbehafteter Bauteile bei kombinierter Belastung 04.+ 05.03.2010 in Berlin „DIN EN ISO/IEC 17025 für Anwender: Die Berechnung der Messunsicherheit“ 15.+ 16.03.2010 in Stuttgart „Mechanisch-technologische Prüfmethoden“ 17.+ 18.03.2010 in Esslingen „Bauteilschäden – Ursachen und Folgerungen“ 05.10.2010 in München Arbeitskreis Betriebsfestigkeit Fortbildungsseminar Weitere Informationen unter www.dvm-berlin.de Harald Zenner, Prof. Dr.-Ing. Narzissenhang 1 01328 Dresden Tel. (0351) 2632516 / Fax (0351)2631852 Redaktionell begründete Kürzungen und Änderungen von Beiträgen sind ausdrücklich vorbehalten. Namentlich gekennzeichnete Beiträge müssen nicht die Meinung der Redaktion widerspiegeln. Alle Angaben sind ohne Gewähr.

Einflussgrößen auf die Betriebsfestigkeit bei der Bauteil- und Systementwicklung

36. Tagung DVM-Arbeitskreis Betriebsfestigkeit

Mechanische und umweltbedingte Belastung Werkstoff, Gestaltung und Fertigung Methoden der Bemessung und Simulation Verifikation und Optimierung des Absicherungsprozesses

08. + 09. Oktober 2009 Darmstadt

DEUTSCHER VERBAND FÜR MATERIALFORSCHUNG UND -PRÜFUNG e.V. Unter den Eichen 87, 12205 Berlin Tel. +49 (0)30 811 30 66, Fax +49 (0)30 811 93 59, E-Mail office@dvm-berlin.de