Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung e.V.
DVM-N 64 • Herbst 2015
NACHRICHTEN Mitteilungen für DVM-Mitglieder www.dvm-berlin.de
Liebe Mitglieder und Freunde des Verbandes, am 22. April 2015 hat in Berlin im Rahmen des DVMTages 2015 die turnusgemäße ordentliche Mitgliederversammlung Ihres Verbandes stattgefunden; das Protokoll wurde Ihnen mit dem Sommerversand zugestellt. Die Mitgliederversammlung als höchstes Gremium bestimmt die Geschicke des Verbandes; der Vorstand, sein Vorsitzender und die Mitglieder des Beirates werden von ihr bestellt. Sie prägen ihrerseits im strategischen wie auch im operativen technischwissenschaftlichen Geschäft die Wirklichkeit des Verbandslebens. So wurde Ihrem DVM in den zurückliegenden 10 Jahren vom Vorstand – unterstützt von jeweils eigens zu Strategiesitzungen einberufenen Experten des Beirats – ein klares Profil unter dem Leitgedanken der Strukturintegrität gegeben. Unter dem neuen Slogan „DVM-Bauteil verstehen“ wird mit Blick auf den Bauteilbezug die „Gewährleistung der Sicherheit und Zuverlässigkeit eines Systems oder Bauteils“ multidisziplinär und branchenübergreifend betrachtet. Ein ganz besonderer Dank für sein außerordentliches Engagement, gepaart mit hohem persönlichen Einsatz bei der Umsetzung dieses zukunftsweisenden Projektes, gebührt dem scheidenden DVM-Vorstandsvorsitzenden Herrn Lothar Krüger. Versehen
Inhalt
Internationale Aktivitäten . . . . . . . . . .
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Kommentar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Praxisrelevante Forschungsprojekte . . .
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Berichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6, 8 Ehrungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Historisches . . . . . . . . . . . . . . . . 9, 10 Intern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Veranstaltungen . . . . . . . . . . . . . . . 12 Beilage
L. Krüger
H. A. Richard
mit wohl motorisiertem Humor in Verbandsfarben – belegt auf Seite 9 dieser Ausgabe – hat er so manche Kurve genommen - das Ehrenamt im DVM hat ihn nicht zum „1 % Fahrer“ werden lassen! Nachdem der Verband in den letzten acht Jahren mit Herrn Dr. Bacher-Höchst und anschließend mit Herrn Krüger Vorsitzende aus der Industrie hatte, hat die Mitgliederversammlung nun Herrn Prof. Hans Albert Richard, Universität Paderborn, zum Vorsitzenden gewählt. Er wird als Wissenschaftler mit Blick für die Anforderungen von Industrieunternehmen ab 2016 das Steuer des DVM von seinen Vorgängern übernehmen und seinerseits Schwerpunkte innerhalb des Verbandsprofils setzen. Herr Prof. Richard wird sich in der nächsten Ausgabe der DVM-Nachrichten Anfang 2016 vorstellen – freuen Sie sich schon darauf! Der DVM bedankt sich sehr herzlich bei allen neu gewählten Vorständen, Beiräten und Kassenprüfern für ihr ehrenamtliches Engagement im DVM. Zusammen mit dem Team Ihrer DVM-Geschäftsstelle werden wir so in bewährter Weise auf Straße und Schiene Kurs halten! Viele Grüße aus Ihrer DVM-Geschäftsstelle Susanne Bachofer
Profil
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Internationale Aktivitäten LCF8 und VHCF7 2017 in Dresden Seit mehr als 35 Jahren richtet der DVM die international angesehene LCF-Serie aus. „Low-CycleFatigue“-Probleme wurden erstmals 1979 unter der Leitung von Erwin Haibach in Stuttgart thematisiert. Die folgenden LCF-Konferenzen fanden dann 1987 in München und 1992 in Berlin statt (beide Rie/ Nowack). Es folgte 1998 Garmisch (Rie, Portella) und 2003 (Portella, Sehitoglu, Hatanaka) und 2008 (Portella/Beck/Okazaki) Berlin. Zuletzt fand 2013 unter der Leitung von Prof. T. Beck, TU Kaiserslautern (DE) und Prof. E. Charkaluk, Ècole Centrale de Lille (FR) die LCF7 in Aachen statt. Dieses bewährte, sehr erfolgreiche internationale Team wird auch die LCF8 vom 27. bis 29. Juni 2017 in Dresden fachlich für den DVM ausrichten. Die erste Ankündigung wurde bereits versandt.
folgte 2001 Wien (Stanzl-Tschegg/H. Mayer), 2004 Kyoto/Kusatsu, JP (Sakai/Ochi), 2007 Ann Arbor, US, (Allison/Jones/Larsen/Ritchie), 2011 dann Berlin, ausgerichtet vom DVM (Berger/Christ), und 2014 Chengdu, CN (Wang/Hong). Die VHCF7 vom 3. bis 5. Juli 2017 in Dresden wird von Prof. Martina Zimmermann, Fraunhofer IWS und TU Dresden, und Prof. Hans-Jürgen Christ, Universität Siegen, zusammen mit der DVM-Geschäftsstelle ausgerichtet – wir freuen uns auf die Zusammenarbeit! Alle internationalen DVM-Veranstaltungen werden traditionell von weltweiten Verbänden in ideeller Form unterstützt - Ankündigungen und Programme werden gegenseitig auf Websites gelistet und so in die jeweiligen örtlichen Zielgruppen getragen. Eine auch auf dieser Ebene wohl erprobte erfolgreiche Zusammenarbeit! Besonders hervorzuheben ist hier die Zusammenarbeit mit der Société Française de Métallurgie et de Matériaux (SF2M). Die bilateralen fachlichen ´Best Practice` Aktivitäten des DVM-Arbeitskreises „Betriebsfestigkeit“ in Zusammenarbeit mit der SF2M wurden in den Nachrichten vorgestellt; ein Bericht über die jüngsten Aktivitäten in diesem Themenfeld finden Sie auf Seite 8 dieser Ausgabe.
Noch etwas in der Zukunft liegt dann eine weitere internationale Aktivität, für die der DVM bereits in der Vergangenheit ein Forum bieten durfte. Unter Feder führung des jüngsten DVM-Vorstandsmitglieds Rüdiger Heim und Prof. Cetin Morris SonDresdner Uferpromenade sino, beide Fraunhofer LBF Darmstadt, sieht der Verband in 2020 einer neuerlichen Ausrichtung der Im Rahmen seiner internationalen Veranstaltun- Internationalen Variable Amplitude Loadinggen vergibt der DVM Ehrenmitgliedschaften an Konferenz entgegen. Die VAL-Serie fand erstmals renommierte internationale Persönlichkeiten, die 2002 in Tours (FR) statt, dann 2009 in Darmstadt, sich neben ihren fachlichen Meriten insbesonde- ausgerichtet vom DVM und 2014 in Prag (CZ). re auch durch herausragende Verdienste um die Der DVM freut sich, diese renommier ten Vertechnisch-wissenschaftliche Zusammenarbeit mit Deutschland auf dem Gebiet der Materialforschung ans t altung sserien zu seinem Prof il zählen zu und -prüfung verdient gemacht haben. Die lange dür fen. Klar eruier te und gut definier te jeweils Liste der namhaf ten DVM-Mitglieder, die diese aktuelle Aufgabenbeschreibungen erzielen auch prestigeträchtige Anerkennung mit Freude ange- in diesen Themenfeldern substantielle technischnommen haben, finden Sie auf der DVM-Website wissenschaftliche Erkenntnisse - und sind so nachhaltig attraktiv für die jeweiligen internationalen im Bereich Ehrungen. `Communities´! Ebenfalls 2017 richtet der DVM zum zweiten Mal in Deutschland die Internationale Very High Cycle Fatigue Konferenz aus. VHCF1 fand 1998 in Pa- Susanne Bachofer ris unter der Leitung von C. Bathias (FR) statt. Es DVM Seite 2
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Kommentar
Virtuelle Simulation und reale Fahrbetriebsmessung – erweiterte Möglichkeiten und Grenzen „Die Neuentwicklung eines Kraftfahrzeugs, ohne Methoden der virtuellen Simulation zu nutzen, ist heutzutage undenkbar.“ Dieses Statement kann man in dieser oder ähnlicher Form seit rund zwanzig Jahren in unzähligen Veröffentlichungen lesen. Auf ebenso vielen Tagungen und Seminaren wurde zu diesem Thema berichtet. Wie ist der tatsächliche Stand der Technik und in welchem Umfang werden heute virtuelle Methoden in der Fahrzeugentwicklung genutzt? Während sich im Bereich der Festigkeits- und Steifigkeitsauslegung die Finite-Elemente-Methode (FEM) schon seit langem durchgesetzt hat und in der Dimensionierung von Bauteilen zu einem unverzichtbaren Werkzeug geworden ist, stehen andere Methoden wie z.B. die Mehrkörpersystem-(MKS)Simulation nach wie vor in Konkurrenz zu Messungen. In vielen Bereichen werden sie daher bzgl. ihrer Aussagegüte immer noch kritisch bewertet. Ein wesentlicher Aspekt aus Expertensicht ist, die Grenzen des Möglichen, sowohl der Simulation als auch der Messung, zu kennen und in die Bewertung der Ergebnisse einzubeziehen. „Erfahrungsbasierte Vorgehensweise“ ist dabei das Schlüsselwort. Dieser Kommentar soll kein Rückblick auf die Entwicklung der Methoden der virtuellen Simulation seit den 1990er Jahren sein. Vielmehr soll er einen Beitrag liefern, wie aktuell ein optimales Zusammenspiel zwischen Experiment bzw. Messung und der vir tuellen Welt gestaltet werden kann. Das Beispiel der gegenseitigen Nutzung von Potenzialen aus Fahrbetriebsmessung und virtueller Lastdatenermittlung mittels MKS-Berechnung veranschaulicht die sich daraus ergebenden Vorteile. Zu Beginn der Entwicklung einer neuen Fahrzeuggeneration stehen naturgemäß noch keine Fahrzeuge für Fahrbetriebsmessungen zur Verfügung, aus denen man sinnvolle und realistische Erkenntnisse zu Belastungen am Fahrwerk (äußere und innere Kräfte) nach Höhe und Häufigkeit erhält. Die Ermittlung solcher Belastungen ist zu diesem Zeitpunkt ganz klar die Domäne der MKS-Berechnung. Allerdings ergeben sich hierbei gleich mehrere Fragen: • Welchen Aufwand muss ich in das Modell von Straße und Fahrzeug stecken? • Woher bekomme ich die erforderlichen Inputdaten und wie ist deren Qualität zum jeweiligen Zeitpunkt?
• Wie realistisch sind die Ergebnisse, die ich aus der Simulation erhalte? Die „High- End“ Lösung bei der Modellierung der Straße ist die Verwendung eines digitalisierten Fahrbahnprofils als exakte Wiedergabe der befahrenen Fahrbahnoberfläche. Die Erfahrung zeigt, dass eine Simulation auf einer solchen Strecke immer noch mit
Michael Morr
Thomas Minor
Andreas Müller
sehr großem Aufwand verbunden ist. Die korrekte Beschreibung des Kontaktes zwischen Fahrbahn und Reifen trägt hierbei wesentlich zur Ergebnisqualität der Simulation bei. Die meisten Reifenmodelle sind heute sehr gut zur Simulation von fahrdynamikrelevanten Manövern (Beschleunigen, Kurvenfahrt, Bremsen) auf hinreichend glatten Fahrbahnen geeignet. Trotz oft gegenteiliger Aussagen gibt es aber nach wie vor Defizite in der Ergebnisgüte bei der virtuellen Überfahrt von Schlechtwegstrecken. Insbesondere dann, wenn das Fahrzeug auf einer solchen Strecke nicht mit konstanter Geschwindigkeit geradeaus rollt, sondern die Schlechtwegbelastung von einem oder mehreren der o.g. Fahrmanöver überlagert wird. Was kann zur Verbesserung dieser Situation beitragen? Eine praktikable und mit überschaubarem Aufwand verbundene Methode ist das bei der Dr. Ing. h.c. F. Porsche verwendete PMDR-Verfahren (Porsche Measurement based Digital Road). Grundsätzlich handelt es sich dabei um eine „hybride“ Methode, bei der Erkenntnisse aus Fahrbetriebsmessungen (Vorgänger- bzw. vergleichbares Fahrzeug) einfließen und mit Verfahren aus der Prüfstandsmethodik verknüpft werden. Zentraler Bestandteil ist die messdatenbasierte Identifikation eines „Streckenmodells“, welches als Kombination eines ebenen Streckenverlaufs mit einem virtuellen Mehrkanalprüfstand verstanden werden kann. Hierdurch wird ein relativ einfaches, Seite 3
Kommentar
Porsche Measurement based Digital Road
eigentlich nur für Handlingmanöver geeignetes Reifenmodell in die Lage versetzt, auch auf unebener Fahrbahn realistische Kräfte und Momente ins Fahrzeugmodell einzuleiten. Der Einsatz des PMDRVerfahrens führt zu kurzen Rechenzeiten bei hoher Ergebnisqualität. Außerdem ergeben sich keinerlei Einschränkungen der Simulationsmöglichkeiten gegenüber der Berechnung eines Fahrzeugs mit komplexem Reifenmodell auf digitalisierter Fahrbahn. Sobald verfügbar, erfolgt der notwendige Abgleich der Simulationen mit Fahrbetriebsmessungen. Hierbei können sowohl die Messungen zur Verfeinerung des MKS-Modells beitragen, als auch eventuelle Schwächen der Messungen durch die Simulation aufgedeckt werden. Es ist geplant, bei einer der nächsten DVM- Tagungen zu diesem Thema zu berichten. Nachdem also heutzutage durchaus aussagekräftige Verfahren zur virtuellen Lastdatenermittlung existieren, bleibt die zweite Frage nach der Verfügbarkeit zutreffender Inputdaten. Naturgemäß stehen exakte Angaben hierzu bei Entwicklungsbeginn noch nicht zur Verfügung. Außerdem befinden sich viele dieser Daten „im Fluss“, da sie in immer wiederkehrenden Iterationsschleifen mit dem Ziel bestmöglicher Fahrdynamik/Performance und bestmöglichem Fahrkomfort stetig weiter optimiert werden. Wie kann man diesem iterativen Prozess bei einer robusten Bauteilauslegung Rechnung tragen? Eine Möglichkeit ist die Vorgabe eines „Korridors“ für diese Kenngrößen, welcher den Einfluss einer gewissen Spreizung vorhersagt. Dabei werden nicht nur die grundsätzlich unterschiedlichen FahrzeugSeite 4
DVM-N 64 • Herbst 2015 derivate und Fahr werkssysteme (z.B. Luf t- oder Stahlfeder) simuliert, sondern auch der Einfluss der Variation einiger betriebsfestigkeitsrelevanter Abstimmungsparameter des Fahrwerks berücksichtigt. Diese sollten von den zuständigen Fachabteilungen in Zusammenarbeit mit den Systemlieferanten in einer ausreichenden Spreizung zur Verfügung gestellt werden. Auf diese Weise lassen sich ein oder mehrere „Worst-Case-Szenarien“ darstellen, welche z.B. mit Hilfe des PMDR-Verfahrens mit überschaubarem Rechenaufwand bezüglich der auftretenden Belastungen beurteilt werden können. Eine solche Untersuchung würde den Rahmen von Fahrbetriebsmessungen allein aufgrund des immensen Zeitbedarfs und der fehlenden Fahrzeug- und Teileverfügbarkeit sprengen. Es bringt daher einen hohen Nutzen, zu Beginn einer Fahrzeugneuentwicklung einen angemessen großen Aufwand in die Darstellung eines virtuellen „Korridors“ zu stecken. Dieser Aufwand ist besser angelegt als derjenige für den frühestmöglichen Aufbau eines Lastkollektivmessfahrzeugs. Das Ergebnis einer solchen Messung wird immer nur „singulär“ sein. Falls das Messfahrzeug außerdem über eine noch nicht ausgereifte Fahrwerksabstimmung verfügt, besteht die Gefahr Belastungen zu messen, die stark von denjenigen der späteren Serienauslegung abweichen – in der einen, wie der anderen Richtung. Zusammengefasst kann festgestellt werden: • Frühe Phase – Schwerpunkt virtuell • Späte Phase – Fahrbetriebsmessungen mit sehr gut abgestimmtem Fahrzeug zur Bestätigung der Simulationsergebnisse und als Input für Nachfolgeprojekte • Keine Konkurrenz, sondern Kooperation zwischen virtueller Simulation und realer Fahrbetriebsmessung Bei konsequenter Umsetzung dieser Vorgehensweise und der Weiterentwicklung hierauf basierender Methoden ist es möglich, den Nutzen der virtuellen Simulation deutlich zu steigern, ohne dabei in absehbarer Zeit vollständig auf Fahrbetriebsmessungen verzichten zu können. Michael Morr, Thomas Minor, Andreas Müller Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG
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Praxisrelevante Forschungsprojekte
DVM-Arbeitskreis „Bruchmechanik und Bauteilsicherheit“ Vorstellung der Arbeitsgruppen (AGs) Materialermüdung (Gemeinschafts-AG von DVM und DGM) Die Arbeitsgruppe „Materialermüdung“ wird von Prof. Dr.-Ing. Gerhard Biallas, IWS, HAW Hamburg, für den DVM und von Prof. Dr.-Ing. Ulrich Krupp, Fakultät für Ingenieurwissenschaften und Informatik der Hochschule Osnabrück, für die DGM geleitet. Die Schwerpunkte der AG liegen im Erfahrungsaustausch zu Mechanismen / Grundprozesse der Werkstoffermüdung in Abhängigkeit von Struktur, Gefüge und Temperatur, zu Mechanismen und Kinetik der Ausbreitung von kurzen und von Makrorissen in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen sowie zur Berechnung der Lebensdauer von Bauteilen in den unterschiedlichen Stadien des Ermüdungsprozesses. Die AG bietet ein Diskussionsforum für junge Wissenschaftler zu Grundfragen der Schwingfestigkeit unterschiedlicher Werkstoffe, zu Möglichkeiten der Beschreibung von Ermüdungsvorgängen sowie zu Untersuchungsmethoden zu mechanischem Verhalten, mikrostrukturellen Vorgängen und Rissprozessen. Mixed-Mode-Probleme Ziel ist der Erfahrungsaustausch zu Mixed-Mode-Problemen durch Bildung eines Diskussionsforums für junge Wissenschaftler. Offene Fragestellungen und neue Forschungsergebnisse sollen im Austausch zwischen Wissenschaft und Industrie identifiziert werden. Themen sind Mixed-Mode-Rissprobleme in der technischen Praxis, Theorien zur Mixed-Mode-Problematik, Experimentelle Untersuchungen an Proben und Bauteilen, Numerische Simulationen des Risswachstums sowie Untersuchungen bei nichtproportionalen Belastungen. Angesprochen sind Forschungsinstitute, Hochschulen, Softwareentwickler, Konstrukteure, Berechnungsingenieure, Qualitätsbeauftragte u.a. Ansprechpartner ist Prof. Dr.-Ing. Hans Albert Richard.
Teilnehmer der AG Mixed-Mode-Sitzung am 19. Juni 2015 in Paderborn
werkstoff- und bauteilseitig beachtet werden müssen. Neben der klassischen Anwendung auf sog. Langrisse, die mittels zfP nachweisbar sind, wird auch die frühe Rissausbreitung in Schweißverbindungen diskutiert. Ansprechpartner ist der Obmann des Arbeitskreises, Prof. Dr.-Ing. Peter Hübner.
Simulation Die Arbeitsgruppe „Simulation“ unter der Leitung von Dr.-Ing. Sebastian Münstermann, Forschungszentrum Jülich GmbH, und Dipl.-Ing. Lutz Zybell, TU Bergakademie Freiberg, verfolgt das Ziel, die Weiterentwicklung von Simulationsmethoden zur Beschreibung von Schädigungsprozessen auf unterschiedlichen Längenskalen anzuregen. Zu diesem Zweck werden Arbeitsgruppentreffen durchgeführt, in denen ein wissenschaftlicher Erfahrungsaustausch zu vorgegebenen Themenkomplexen stattfindet. Im Rahmen der Arbeitsgruppentreffen sollen aktuelle wissenschaftliche Fragestellungen identifiziert werden, zu denen die Simulation Lösungsansätze liefern kann. Zudem soll durch die Beteiligung von Vertretern der InBruchmechanik von Schweissverbindungen dustrie die Anwendung neuer Simulationsmethoden ge(mit VDEH und DVS) Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich in Zusammenar- fördert werden, beispielsweise durch Benchmarks oder beit mit VDEH und DVS mit der Bruchmechanik von durch die Formulierung von Richtlinien für die AnwenSchweißverbindungen allgemein. Dabei werden die dung und Parametrisierung von Schädigungsmodellen. Ermittlung bruchmechanischer Kennwerte sowie die Bauteilbewertung auf Bruch und Ermüdungsriss- An einer Mitarbeit Interessierte wenden sich bitte an ausbreitung betrachtet. Speziell thematisiert werden die jeweiligen AG-Leiter. Deren Kontaktdaten sowie die Einbeziehung von Schweißeigenspannungen und weitere Informationen zu aktuellen Terminen sind auf Festigkeits-Mismatch, sowie von geometrischen Im- der DVM-Website www.dvm-berlin.de im Bereich des perfektionen. Hinzu kommen statistische Aspekte, die Arbeitskreises veröffentlicht.
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Bericht
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Workshop Zuverlässigkeit tribologischer Systeme Nach seiner Gründung Ende 2013 veranstaltete der DVM-Arbeitskreis „Zuverlässigkeit tribologischer Systeme“ am 6. und 7. Mai 2015 erstmals einen zweitägigen Workshop. Diese Auftaktveranstaltung fand in der DVM-Geschäftsstelle in Berlin-Steglitz statt. Die Organisation ließ keine Wünsche offen - aus tribologischer Sicht lief alles, wie geschmiert! Dem Team um Frau Leers gebührt daher für die Vorbereitungen und die Betreuung der Veranstaltung ein ganz großer Dank. So wurde für den Vorabend des Workshops ein Treffen der angereisten Teilnehmer zum Kennenlernen in geselliger Runde organisiert. Der fachliche Teil am nächsten Morgen begann nach der Begrüßung durch den Vorsitzenden des DVM, Lothar Krüger, und den Obmann des Arbeitskreises, Prof. Jan Scholten, mit Vorträgen zur Experimentellen Absicherung tribologischer Systeme. Dabei stellten die ersten beiden Vorträge die Herausforderungen bei der Prüfung und Validierung moderner elektromechanischer Lenksysteme dar, gefolgt von einem Vortrag über das umfassende Prüfprozedere für die Validierung von PKW-Fahrwerkskomponenten. Die Nachmittagsveranstaltung des ersten Tages stand dann unter der Überschrift Prüfmethodik. Dabei lagen die Schwerpunkte auf Fragen der Übertragbarkeit von Modellversuchen auf reale technische Systeme und auf der Vorstellung einer modernen Prüfmethodik für Gleitkontakte, wie sie in den betrachteten Systemen häufig auftreten. Den krönenden Abschluss des ersten der beiden Veranstaltungstage bildete nach übereinstimmendem Urteil der Teilnehmer der Gastvortrag von Herrn Werner Stehr mit dem Titel „Tribologie ist überall“. Dabei wurde allen Beteiligten auf sehr amüsante und kurzweilige Weise nahe gebracht, dass die Tribologie beileibe keine moderne Wissenschaft ist, wie es oft scheint, und dass wir auch im Alltag tagtäglich von tribologischen Phänomenen und Fragestellungen umgeben sind. Nach den Vorträgen des ersten Tages besuchten die Teilnehmer die sehr interessante Ausstellung des Deutschen Technikmuseums Berlin und ließen den erfolgreichen Tag schließlich mit einer Rundfahrt auf der Spree ausklingen. Für viele war dies eine vollkommen neue Perspektive mit vielen interessanten Eindrücken der Hauptstadt. Der zweite Tag des Workshops startete mit Vorträgen zu tribologisch relevanten Werkstoffen und Schmierstoffen . Die vorgestellten praxisrelvanten Aspekte zur Lebensdauer-Schmierung von Fahrwerks-Kugelgelenken und das Einlaufverhalten verschiedenster Werkstoffkombinationen und Oberflächenbearbeitungen Seite 6
bei Grenzschmierung als ein sehr zukunftsweisendes Thema wurden rege diskutiert. Der letzte Vortragsblock widmete sich schließlich der Numerischen Simulation tribologischer Systeme. Hinsichtlich dieser Thematik hat sich gerade in den letzten Jahren durch die Leistungssteigerung der verfügbaren Rechentechnik und entsprechen-
Die Tribologie-Community 2015, erste Reihe Mitte J. Scholten, Obmann des Arbeitskreises
der mathematischer Methoden Vielversprechendes getan. Vorträge zur Verschleißsimulation an Radialwellendichtringen und zur Reibungssimulation von Fahrwerksgelenken brachten dies eindrucksvoll zum Ausdruck. Abschließend bot eine themenübergreifende Diskussionsrunde Raum, um die beiden Veranstaltungstage zusammenzufassen und die inhaltlichen Schwerpunkte zur weiteren Etablierung des Arbeitskreises zu konkretisieren. Die Teilnehmer waren sich einig, dass die Vielzahl von Einflussgrößen und relevanten Wechselwirkungen für die sichere Auslegung und den zuverlässigen Betrieb tribologischer Systeme ein umfassendes Systemverständnis erfordern. Auch der im Mai 2016 geplante zweite Workshop wird dieser Tatsache und der Bedeutung der Tribologie in einer Vielzahl von Anwendungen, insbesondere im Fahrzeugbau, gerecht werden. An diesem ersten Workshop nahmen 31 Teilnehmer aus Industrie und Wissenschaft teil, die sich erfreulich aktiv in die intensiven Diskussionen einbrachten. Dies ist für die Auftaktveranstaltung des neuen Arbeitskreises ein sehr vielversprechender Anfang, der Ansporn für die zukünftige weitere Ausgestaltung dieses Themengebietes im Rahmen des DVM ist.
Dr.-Ing. Frank Müller THK RHYTHM AUTOMOTIVE GmbH Düsseldorf
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Ehrungen
DVM-Ehrennadel in Silber für Dr.-Ing Christoph Schweizer, Fraunhofer IWM Freiburg Im Rahmen des DVM-Tages 2015 am 23. und 24.04.2015 in Berlin erhielt Dr.-Ing. Christoph Schweizer, Fraunhofer IWM Freiburg , die DVM-Ehrennadel in Silber. Herr Dr. Schweizer engagiert sich intensiv und er folgreich im DVMArbeit skreis „Bauteilverhalten C. Schweizer bei thermomechanischer Ermüdung“ und übernahm im ´Scientific Committee´ der LCF7-Konferenz 2013 (s. Seite 2) mit großem Engagement das sehr umfangreiche Themenfeld „Deformation Modeling and Life Prediciton“. Sein exzellenter Beitrag zum Fortbildungsseminar des Arbeitskreises „TMF“ lässt immer wieder die Köpfe der Teilnehmer rauchen - und das bei allergrößter Begeisterung! Die Ehrung nahm der DVM-Vorsitzende L. Krüger vor, die Laudatio hielt Prof. T. Beck, TU Kaiserslautern.
L. Krüger, C. Schweizer, T. Beck
Wir gratulieren!
FELLOW OF IIW AWARD für Prof. Dr. Cetin Morris Sonsino Der langjährige Obmann des DVM-Arbeitskreises „Betriebsfestigkeit“ und ehem. DVM-Vorstandsmitglied Prof. Dr. Cetin Morris Sonsino erhielt den Fellow if IIW Award für sein Lebenswerk am 1. Juli 2015 in Helsinki, Finnland, während der Jahrestagung des Internationalen Weltverbandes für Schweißtechnik. Wir gratulieren! C. M. Sonsino Impressum Die DVM-Nachrichten sind die Verbandsmitteilungen des Deutschen Verbandes für Materialforschung und -prüfung e. V. DVM-Redaktion: Dr.-Ing. Jens Hoffmeyer Volkswagen AG, EGDB/4 Brieffach 1712, 38436 Wolfsburg jens.hoffmeyer@volkswagen.de Prof. Dr.-Ing. Manuela Sander Universität Rostock / Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik / Lehrstuhl für Strukturmechanik Albert-Einstein-Str. 2, 18051 Rostock manuela.sander@uni-rostock.de Dr.-Ing. Andreas Müller Dr.-Ing. h.c. F. Porsche AG Werkstofftechnik Betriebsfestigkeit Porschestrasse, 71287 Weissach andreas.mueller@porsche.de
Susanne Bachofer, MA(Berlin) DVM-Geschäftsstelle office@dvm-berlin.de Geschäftsführung: Dipl.-Kfm. Kathrin-Luise Leers k.leers@dvm-berlin.de DVM-Geschäftsstelle: Schloßstr. 48, 12165 Berlin Tel. (030)8113066 / Fax (030) 8119359 office@dvm-berlin.de www.dvm-berlin.de Vorsitzender: Dipl.-Ing. Lothar Krüger l.krueger@dvm-berlin.de
Stellvertretender Vorsitzender: Prof. Dr.-Ing. H. A. Richard Fachgruppe Angewandte Mechanik Universität Paderborn Pohlweg 47-49, 33098 Paderborn richard@fam.upb.de 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.
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Bericht / Intern
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3. Workshop in Kooperation des DVM mit dem SF2M Vor vier Jahren wurde vor allem auf Anregung von Herrn Prof. Sonsino eine Kooperation zwischen dem DVM und dem französischen Verband „Société Francaise de Métallurgie et de Matériaux“, SF2M, initiiert.
bei lag der Fokus im Vergleich zu anderen Tagungen auf einer ausgiebigeren Diskussion, neue Anregungen ergaben sich durch Unterschiede im Vorgehen in beiden Ländern. Bei einer Institutsführung wurden
Teilnehmer des dritten DVM/SF2M-Workshops
In diesem Rahmen fanden u.a. bereits 2 Workshops statt, 2013 am LBF in Darmstadt und 2014 am CETIMInstitut in Senlis bei Paris. Auf Grund der positiven Rückmeldungen wurde diese Veranstaltungsreihe nun fortgesetzt. Am 29. und 30. April fand am Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik, ITWM, in Kaiserslautern auf Einladung von Klaus Dreßler der 3. Workshop statt. Dieser wurde wieder von den Obleuten der Betriebsfestigkeitsarbeitskreise, Martin Brune (DVM) und Henri-Paul Lieurade (SF2M) organisiert. Das Motto lautete diesmal: „Structural Durability under specific Material Aspects”. In den 4 Sitzungen wurden 7 sehr gute Fachvorträge gehalten. Als Themen der Sitzungen wurden neue Werkstoffe wie faserverstärkte Kunststoffe, Fertigungseinflüsse, Schweiß- und Klebeverfahren und deren Berechnung sowie Umwelteinflüsse bei Aluminium ausgewählt. DaSeite 8
Möglichkeiten von modernen Methoden der virtuellen Produktentwicklung aufgezeigt, z.B. anhand eines Baggersimulators. Auf Grund der Diskussionen ergab sich die Möglichkeit, Kontakte auf persönlicher Ebene herzustellen. Einen guten Rahmen bildete dazu auch die Abendveranstaltung im Maschinensaal des Brauhauses. Den Veranstaltern sei für die hervorragende Organisation gedankt. In der Abschlussbesprechung zeigte sich wiederum das Interesse an der Kooperation und dem Konzept des Workshops. Die nächste Veranstaltung ist daher mit dem Schwerpunkt „Schienentechnik“ im März 2016 in Valenciennes geplant. Dr.-Ing. Jens Hoffmeyer Volkswagen AG
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„Historisches“
Ehrenamtliche DVM-Freizeitaktivitäten … „Oldie“-Rallies in Verbandsfarben … Herr Dr. Brune mit seiner "Madame" nach der „Sachsen Classic“ 2015 (Suchbild DVM-Logo!)
T. Appel, FES, und L. Krüger bei der „Schauinsland Klassik“, Freiburg
A. Müller, Porsche, mit seinem Schmuckstück
Haben Sie auch Fotos von Freizeitaktivitäten im DVM-T-Shirt oder in Verbandsfarbe? Von kletternden bis zu musizierenden Fachleuten – alle sind angesprochen. Senden Sie uns Ihre schönsten Fotos jederzeit zur Veröffentlichung in den DVM-Nachrichten zu!
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Historisches
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Technische Museen in Dresden In Dresden gibt es mehr als 50 Museen. Einige sind alt und weltberühmt (Sempergalerie Alte Meister, Grünes Gewölbe) andere sind neuer und von besonderer Ausstrahlung (Albertinum Neue Meister, Militärhistorisches Museum, Panometer). Alle legen sie davon Zeugnis ab, dass in der Stadt auch ein langfristiges Denken wohnt, das sich von aktuellen Tagesnachrichten in den Medien unterscheidet. Natürlich spielt die Technik in vielen Museen eine wichtige Rolle, genannt werden im folgenden drei. Mathematisch-Physikalischer Salon Gegründet wurde der Salon 1728 unter August dem Starken. Er ist das älteste Museum im Dresdner Zwinger. Nach einer Sanierung über mehrere Jahre wurde er 2014 wiedereröffnet. Er gilt als eines der bedeutendsten Museen für historische wissenschaftliche Instrumente. Gezeigt werden Instrumente, die nicht nur durch ihre Funktion beeindrucken sondern auch durch ihr Design. Unterschieden werden vier Themengruppen: Der Kosmos des Fürsten mechanische Wunderwerke, Figurenautomaten Das Universum der Globen Erd-, Mond- und Marsgloben, arabischer Himmelsglobus Instrumente der Aufklärung Fernrohre, Brennspiegel, Messinstrumente Der Lauf der Zeit Reisesonnenuhr, Seechronometer, Weltzeituhr An einem Modell der Rechenmaschine von Blaise Pascal (um 1650) kann man sich versuchen. Verkehrsmuseum Das Verkehrsmuseum befindet sich im Johanneum direkt am Neumarkt. Dort wurde es 1956 eingerichtet, wobei auf alte technische Sammlungen zurückgegriffen werden konnte. Ob ein ehrwürdiger Anbau des Residenzschlosses (kurfürstlicher Marstall) eine geignetere Verwendung habe finden können oder ein Verkehrsmuseum in einen zweckmäßigeren Neubau glücklicher wäre, wird gelegentlich diskutiert. Die Ausstellung ist in vier Verkehrswege untergliedert: Straße, Schiene, Luft und Wasser. Glanzstücke sind der erste BMW AM 1 aus Eisenach (1932), die erste deutsche betriebsfähige Dampflokomotive Saxonia (1839, Nachbau), Beispiele aus der DDR-Luftfahrtindustrie zwischen 1956 und 61 und aus der 1000-jährigen Geschichte der Elbschifffahrt mit Besonderheiten wie Kettenschleppschifffahrt. Genannt seien noch eine große Modelleisenbahnanlage und als Hits für Kids der Verkehrsgarten, wo spielend Technik zu erlernen ist. Hingewiesen sei auf eine Sonderausstellung von Oktober 2015 bis April 2016: „Als der Tod das Fliegen lernte - Die Luftfahrt in Europa vor Ausbruch des Ersten Weltkriegs“. Seite 10
Technische Sammlungen Dresden Falls jemand mit seinen Kindern oder Enkeln in Dresden ist und vielleicht den Anspruch hat diese für die Technik zu begeistern, dem sind unbedingt die Technischen Sammlungen zu empfehlen. Sie sind untergebracht in einem Industrie-Denkmal, dem früheren Hauptsitz der Heinrich Ernemann AG, die Anfang des 20. Jahrhunderts zu den weltweit führenden Herstellern von Foto- und Kinotechnik zählte. Später war es die die Zentrale der Zeiss Ikon AG und des VEB Pentacon. Hier entstehen schrittweise Museen für Medientechnik und Kommunikation, für mathematische und natur w issen schaf tliche Experimente und ein Zentrum für Fotographie, wobei einige Projekte in Zusammenarbeit mit der TU Dresden Technische Sammlungen Dresden durchgeführ t werden. Die Technischen Sammlungen liegen etwas außerhalb des Zentrums, sind aber auch mit öffentlichen Verkehrsmitteln gut zu erreichen. Es ist das Museum in Dresden mit dem größten jährlichen Zuwachs an Besuchern. Hier angesprochen werden soll das Erlebnisland Mathematik und ein Experimentierfeld, in dem mehr als 50 erstaunliche Experimente aus Mechanik, Optik, Akustik, Wärme- und Elektrizitätslehre durchgeführt werden können. Dieses Erlebnisland und Experimentierfeld kann man nur ungenügend beschreiben, man muss es einfach gesehen haben. Mathematik, Physik und Technik werden zu einem Abenteuer. Dies geschieht nicht dadurch, dass etwas angeschaut wird, sondern dass der Besucher aktiv in die Experimente eingebunden ist. Ein Mindestalter für Kinder anzugeben ist so wenig notwendig wie ein Höchstalter. Das organisiert sich von selbst. Für Eltern und Großeltern ist der stärkste Eindruck wohl der, zu sehen mit welcher Begeisterung Kinder diese Umwelt wahrnehmen und sich in ihr zurechtfinden, wie sie spielend Erfahrungen machen und vorhandenes Wissen begreifen.
Prof. Dr.-Ing Harald Zenner TU Clausthal und Dresden
Veranstaltungen
Veranstaltungen 2016 bis 2017
Veranstaltungen 2016 bis 2017
27. und 28.01.2016 in Berlin Workshop „Numerische Simulation in der Betriebsfestigkeit“
9. und 10.06.2016 in Berlin DVM-FKM Tagung „Neue Entwicklungen für die Bauteilfestigkeitsnachweise“
15.02.2016 in Freiburg Fortbildungsseminar des DVMArbeitskreises „Bruchmechanik und Bauteilsicherheit“ - Analytische Fehlerbewertung: Grundlagen, Anwendungen, Trends
27. bis 29.09.2016 in Esslingen Fortbildungsseminar „Bauteilschäden Bewertung, Folgerungen und Abhilfemaßnahmen“
16. und 17.02.2016 in Freiburg 48. Tagung des DVM-Arbeitskreises „Bruchmechanik und Bauteilsicherheit“ Bruchmechanische Werkstoffund Bauteilbewertung: Beanspruchungsanalyse, Prüfmethoden und Anwendungen
11. / 12. und 13.10.2016 in Steyr, Österreich Fortbildungsseminar / 43. Tagung des DVM-Arbeitskreises „Betriebsfestigkeit“ Potenziale im Zusammenspiel von Versuch und Berechnung in der Betriebsfestigkeit
24. und 25.02.2016 in Regensburg Workshop des DVM-Arbeitskreises „Zuverlässigkeit mechatronischer und adaptronischer Systeme“
17. und 18.11.2016 in Berlin Workshop des DVM-Arbeitskreises „Fahrradsicherheit“ - Von der DIN EN zur DIN EN ISO 4210 / 8098 und die neue DIN 79010
20. bis 22.04.2016 in Berlin DVM-Tag 2016 „Schraubenverbindungen“
27. bis 29.06.2017 in Dresden Eighth International Conference on Low Cycle Fatigue
26. und 27.04.2016 in Berlin Fortbildungsseminar des DVMArbeitskreises „Bauteilverhalten bei thermomechanischer Ermüdung“
03. bis 05.07.2017 in Dresden Seventh International Conference on Very High Cycle Fatigue
11. und 12.05.2016 in Berlin Workshop des DVM-Arbeitskreises Zuverlässigkeit tribologischer Systeme
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Details zu allen Veranstaltungen finden Sie auf der DVM-Website www.dvm-berlin.de.
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Ermittlung repräsentativer Lastfolgen als Grundlage der Betriebsfestigkeitsabsicherung mobiler Arbeitsmaschinen Bei der Entwicklung mobiler Arbeitsmaschinen stehen neben den klassischen Zielkriterien wie technologischer Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit zunehmend auch Anforderungen nach effektivem Materialeinsatz und kostengünstiger Fertigung im Mittelpunkt. Das Fehlen geeigneter Lastannahmen hat in der Vergangenheit dazu geführt, dass Optimierungspotenziale zu Gunsten höherer Sicherheitsfaktoren ungenutzt blieben. Im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie wurde daher am Lehrstuhl für Baumaschinen- und Fördertechnik der TU Dresden ein Lösungsansatz entwickelt, durch welchen sich das Einsatzspektrum mobiler Arbeitsmaschinen unter dem Gesichtspunkt der Bauteilbelastungen charakterisieren lässt. Ein Schwerpunkt lag dabei auf der Analyse der Einflussgrößen Prozess, Bediener und Erdstoff unter Berücksichtigung der im realen Maschineneinsatz auftretenden Streuungen. Die Erarbeitung und Validierung der Methode er folg te anhand zweier Referenzmaschinen (Mobilbagger, Radlader), welche auf Grund ihrer hohen im Einsatz befindlichen Stückzahlen als typische Vertreter mobiler Arbeitsmaschinen gelten. Die Untersuchungen konzentrierten sich auf zentrale Bauteile der Arbeitsausrüstungen, von denen erwartet wurde, dass sie bei der Mehrzahl von Maschinenanwendungen signifikante Belastungen erfahren. Bedingt durch die Vielzahl der gleichzeitig an den Bauteilen wirkenden nichtproportionalen Schnittlasten ist es allgemein erforderlich, Lastannahmen für eine Betriebsfestigkeitsabsicherung in Form mehrdimensionaler Lastzeitfunktionen aufzubereiten, da nur diese den Phasenbezug der einzelnen Bauteilschnittlasten korrekt wiedergeben. An beiden Referenzmaschinen wurden daher entsprechende Betriebslastenmessungen während typischer Einsatzbedingungen durchgeführt. Für die Auswertung und Aufbereitung der Lastdaten wurde ein Lösungsansatz erarbeitet, welcher auf der, für die meisten mobilen Arbeitsmaschinen typischen,
zyklischen Betriebsweise basiert. Aufgrund des zweckgebundenen Einsatzes der Maschinen treten innerhalb der Arbeitsaufgaben Belastungsabläufe auf, die sich in ähnlicher Form wiederholen. Die Belastungseigenschaften dieser als Arbeitsspiele bezeichneten Abläufe wurden in Kenngrößen überführt, anhand derer sich die Schädigungspotentiale der einzelnen Arbeitsspiele zueinander in Bezug setzen lassen. Dabei wurde darauf geachtet, dass neben der Belastungsintensität vor allem auch der Phasenbezug zwischen den einzelnen Bauteilschnittlasten durch die Kenngrößen ausgedrückt wird. Durch die Anwendung von Klassifikationsalgorithmen wurden die gemessenen Arbeitsspiele in einem ersten Schritt entsprechend der Phasenbeziehungen der Bauteilschnittlasten zu Grundanwendungen zusammengefasst. In einem weiteren Schritt erfolgte die Beurteilung des Einflusses exogener Faktoren wie Bediener oder Erdstoff auf die Belastungsintensität mit Hilfe varianzanalytischer Methoden. Dadurch ließ sich eine weitere Verfeinerung der Einteilung der Grundanwendungen nach der Schwere ihrer Einsatzbedingungen vornehmen. Durch Zuordnung der Klassifikationsergebnisse zu den technologischen Prozessmerkmalen konnte festgestellt werden, dass die verschiedenen Arbeitsaufgaben mobiler Arbeitsmaschinen nicht zwangsläufig durch einen zugehörigen Grundlastfall repräsentiert werden. Vielmehr zeigen sich typische Zusammensetzungen von Grundanwendungen, welche den technologischen Prozess aus Sicht der Bauteilbelastungen charakterisieren. Aufgrund der durch die vorgestellte Methode erzielten Objektivierung der Grundlastfalldefinition können zukünftig Bemessungsziele mobiler Arbeitsmaschinen sicherer formuliert bzw. Betriebslastenmessungen gezielter geplant werden. S. Mieth, Prof. Dr.-Ing. habil. G. Kunze Institut für Verarbeitungsmaschinen und Mobile Arbeitsmaschinen – Professur für Baumaschinen- und Fördertechnik, TU Dresden
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