Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung e.V.
DVM-N 60 • Frühjahr 2014
NACHRICHTEN Mitteilungen für DVM-Mitglieder www.dvm-berlin.de
Liebe Mitglieder und Freunde des DVM, zunächst möchten wir Ihnen noch ein gutes, gesundes und erfolgreiches neues Jahr wünschen! In diesem Jahr, in dem die 100. Todestage von August Wöhler und Adolf Martens begangen werden, schaut der DVM sowohl zurück (freuen Sie sich auf neue historische Publikationen in 2014!) als auch voraus. Mit dem Slogan:
der Sie von nun an begleiten wird, ist die Erfassung komplexer technischer Zusammenhänge mittels multidisziplinär und branchenübergreifend sich ergänzender Betrachtungsweisen auf den Punkt gebracht. Dieser Slogan ist der Gewinner eines Aufrufes an die Mitglieder und wurde unter 100 Einsendungen ausgewählt. Der Urheber ist Dr. Rainer Masendorf, TU Clausthal. DVM -Bauteil verstehen – dies ist die technisch-wissenschaftliche Aufgabe und das Ziel Ihres Verbandes. Unter dem Leitgedanken der Strukturintegrität gruppieren sich unsere Themenbereiche in ein flexibles DVM-Netzwerk. Die Themen werden entsprechend ihrer Anforderungen in verschiedenen Veranstaltungsformaten – Arbeitskreistagungen, Workshops, Fortbildungsseminaren – bearbeitet. Demnächst werden wir Ihnen auch ein „DVM-Schaubild“ vorstellen können; dieses visualisiert die angestrebte komplexe Wissensstruktur, die notwendig ist um Bauteile im System zu verstehen, ihre Werkstoffe zu optimieren und die richtige Auslegung mit Kenntnis der Lasten zu bestimmen. Folgerichtig kann die Bauteilauslegung dann gestaltet werden, damit sie letztendlich der Prüfung standhält (zitiert nach Dr. M. Brune, BMW AG München). Inhalt Profil: DVM-Arbeitskreises „Zuverlässigkeit von Implantaten und Biostrukturen“ . . . . . . . . . . 2
Der Kommentar: Energieforschungsprojekt THERRI gestartet . . . . 3
Veranstaltungsberichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4, 5, 6
Vorstellung praxisrelevanter Forschungsprojekte . . . . . . . . . . . . 7
DVM-Veranstaltungen 2014 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6, 7, 8
Vorstellung der DVM-Ehrenmitgliedschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Ehrungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Historisches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10, 11
Mitglieder / Interna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11, 12 Beilage
Wie kam die Betriebsfestigkeit nach Clausthal? Zum 100. Geburtstag von Friedrich-Wilhelm Griese
Auf diesen unerlässlichen „Wissens-Säulen“ ruht das „Dach“ der Strukturintegritäts-Erkenntnis. Um dieses „Wissens-Portfolio“ des DVM abzurunden, wurden die Themen „Zuverlässigkeit und Probabilistik“ und „Tribologie“ im DVM-Strukturintegritäts-Konzept als noch fehlend identifiziert. Der Workshop „Zuverlässigkeit und Probabilistik“ fand daher 2013 erstmals mit großem Erfolg statt. Er wird 2014 fortgeführt, betreut weiterhin von Prof. Eberhard Roos, MPA Universität Stuttgart, unterstützt von Prof. Klemens Rother, Hochschule für angewandte Wissenschaften, München. Der lange gehegte Wunsch, einen DVM-Arbeitskreis „Tribologie“ zu gründen, wurde von Prof. Jan Scholten, IBAF- Institut für Baumaschinen, Antriebs- und Fördertechnik GmbH, Bochum, im November 2013 umgesetzt. Den Herausforderungen der Energiewende begegnet Ihr DVM vielfältig: Neben dem Thema „Elektromobilität“ beim DVM-Tag 2013 fand unter der Leitung von Prof. Eberhard Roos 2013 ein Workshop zum Thema „Energietechnik“ statt. 2014 wird dieses Thema beim DVM-Tag „Erneuerbare Energien“ fortgesetzt. Pedelecs sind im Arbeitskreis „Fahrradsicherheit“ ein Dauerthema. Neue DVM-Programmverantwortliche fanden sich mit Dr. Wolfgang Böhme, Fraunhofer IWM Freiburg, und Dr. Reinhard Tscheuschner, MPA IfW TU Darmstadt, die für die alternierenden praxisorientierten Fortbildungsseminare „Bruchmechanische Prüfverfahren“ und die im März 2014 anstehenden „Mechanisch-technologischen Prüfverfahren“ verantwortlich zeichnen. Dr. Jens Eufinger, Fraunhofer LBF Darmstadt, hat sehr erfolgreich den Workshop „Numerische Simulation in der Betriebsfestigkeit“ übernommen. Die Obfrau des Arbeitskreises „Zuverlässigkeit von Implantaten und Biostrukturen“, Frau Prof. Claudia Fleck, TU Berlin, wird zukünftig unterstützt von Prof. Rainer Franke, IMA Dresden. Wir danken all den neuen ehrenamtlich engagierten Experten und natürlich auch den etablierten! Sie alle garantieren, dass sich Ihr Verband, ausgerüstet mit einem guten Quantum historischer Rückbesinnung, auf den Spuren des Wissens um das Bauteil-Verstehen in die Zukunft bewegt. Viele Grüße vom Team der Geschäftsstelle Susanne Bachofer, MA
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Vorstellung des DVM-Arbeitskreises „Zuverlässigkeit von Implantaten und Biostrukturen“ Biomaterialien haben in den letzten Jahren zunehmend an Interesse und Bedeutung gewonnen. Hierbei bezieht sich „bio“ entweder auf den biologischen Ursprung des Materials oder auf dessen medizinische Anwendung. Biologische Materialien, wie z.B. Knochen oder Zähne, zeichnen sich häufig durch eine hierarchisch aufgebaute Mikrostruktur und äußerst interessante Eigenschaftskombinationen aus. Bei medizinischen Anwendungen werden für Implantate in der Regel technische Werkstoffe, also Metalle, Keramiken oder Polymere, mit homogener Mikrostruktur sowie, wenn auch seltener, Verbundwerkstoffe eingesetzt. Für in den Körper integrierte Implantate spielt die Grenzfläche zwischen hierarchisch aufgebautem biologischen Gewebe und mehr oder weniger homogenem Implantatwerkstoff eine wesentliche Rolle für den Erfolg. Dies gilt sowohl für Permanentimplantate, die dauerhaft einen festen Verbund mit dem biologischen System eingehen sollen, als auch für degradierbare Ersatzmaterialien, die über die Grenzfläche zum Biosystem abgebaut werden. In vielen Anwendungsgebieten sind außerdem die mechanischen und korrosiven Eigenschaften der eingesetzten Werkstoffe entscheidend für eine nachhaltige Funktionsfähigkeit. Im Arbeitskreis wird eine intensive interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Medizinern, Naturwissenschaftlern, Werkstoffwissenschaftlern und Ingenieuren angestrebt, um die Zuverlässigkeit von Implantaten sowie biologischen Materialien und Strukturen, deren eine Hauptfunktion mechanische Lastübertragung ist, unter verschiedenen Beanspruchungs- und Umgebungsbedingungen bewerten zu können.
nischen Einsatz im Bereich lasttragender Implantate und Prothesen, • Grenzflächendesign zwischen Implantatwerkstoff und biologischem Gewebe im Hinblick auf eine optimale Lastübertragung.
Schwerpunktmäßig beschäftigt sich der Arbeitskreis mit den mechanischen Eigenschaften und der Bewertung der Zuverlässigkeit einerseits von biologischen Materialien und Strukturen, sowohl als Inspirationsquelle für die Entwicklung neuer technischer Lösungen in der Medizin als auch als aufnehmende Strukturen von Implantaten, und andererseits von lasttragenden, permanenten oder degradierbaren Implantaten verschiedenster Anwendungsgebiete. Hinsichtlich degradierbarer Ersatzstrukturen (Scaffolds für Anwendungen im Bereich der Orthopädie und Dentalmedizin, Stents) spielen hierbei die zeitabhängigen mechanischen Eigenschaften und deren Prüfung zur Vorhersage des Verhaltens in vivo eine wichtige Rolle. Der Schwerpunkt liegt hier zunächst auf Hartgewebe und Anwendungen im Skelett-/Gelenkbereich und der Dentalmedizin, eine Ausweitung auf Anwendungen im Blutkontakt (z.B. Stents, Herzklappen) ist für die Zukunft nicht ausgeschlossen. Fragen der Biokompatibilität spielen natürlich als Grundvoraussetzung eine wichtige Rolle, sollen aber nicht eigenständig betrachtet werden. Bei der Bewertung der Zuverlässigkeit ist die bauteilbezogene Beurteilung der (mechanischen) Festigkeit und Lebensdauer unter realistischen Belastungen und Umgebungsbedingungen (proteinhaltiger Körperelektrolyt) mit Hilfe experimenteller und theoretischer Betrachtungen von beIm Fokus des Arbeitskreises stehen deshalb folgende sonderer Bedeutung. Dies stellt zugleich ein spezifisches Fragestellungen: Unterscheidungsmerkmal des Arbeitskreises zu verwandten Arbeitskreisen anderer Fachgesellschaften dar. • Mechanische Eigenschaften und Struktur biologischer, Die nächste Sitzung des Arbeitskreises ist Anfang lasttragender Gewebe im menschlichen Körper (Zahn, November 2014 in Dresden, in zeitlichem Zusammenhang mit der Jahrestagung der DGBM, geplant. Knochen), • Bewertung der Zuverlässigkeit von permanenten und degradierbaren, lasttragenden Implantaten inklusive der eingesetzten Werkstoffe unter EinProf. Dr.-Ing. Claudia Fleck satzbedingungen, Fachgebiet Werkstofftechnik, Technische Universität Berlin • Modellierung der Struktur-Eigenschaftsbeziehungen und deren zeitlichen Veränderungen zur Simulation Prof. Dr.-Ing. Rainer Franke und Berechnung der Lebensdauer von Implantaten IMA Materialforschung und Anwendungstechnik GmbH, Dresden und Biostrukturen. Simulation und Modellierung zur modellhaften Beschreibung der Struktur-EigenschaftObleute des DVM-Arbeitskreises „Zuverlässigkeit von Implantaten und Biostrukturen“ Beziehungen bzw. deren zeitabhängiger Veränderungen und zur Lebensdauervorhersage, • Anwendung biologischer Strukturprinzipien auf die Entwicklung neuartiger Werkstoffe für den mediziSeite 2
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D er Kommentar
Energieforschungsprojekt THERRI gestartet Durch die deutliche Zunahme der aus Wind- und Sonnenenergie umgewandelten elektrischen Energie (prognostizierte installierte Leistung im Jahr 2020 jeweils ca. 40 GW), die Abschaltung mehrerer Kernkraftwerke und die dadurch stark geänderten Einspeiseprozesse elektrischer Energie in das deutsche Stromnetz, kommt es zu völlig neuen periodischen Belastungsschwankungen mit höheren Laständerungsgeschwindigkeiten und größeren Zyklenzahlen der thermischen Kraftwerke. Die Ermüdungsschädigung infolge der zunehmenden Wechselbeanspruchung gewinnt somit enorm an Bedeutung, wogegen der Einfluss der Zeitstandsbeanspruchung aufgrund der kürzeren Verweilzeiten bei hohen Betriebstemperaturen geringer wird. Dies kann zu großen rechnerischen Erschöpfungswerten einzelner Kraftwerkskomponenten führen. Hieraus resultiert ein aus wirtschaftlicher und im Sinne reibungsloser Betriebsabläufe im Kraftwerkspark und somit in der Stromversorgung dringender Bedarf, mit Hilfe aktueller Berechnungs- und Bewertungswerkzeuge Reserven in der Bauteilauslegung zu bestimmen, ohne dabei die erforderlichen Sicherheiten zu reduzieren. Eine effektive Möglichkeit zur Bewertung hoher Erschöpfungsgrade von lastwechselbeanspruchten Komponenten ist mit der bruchmechanischen Risswachstumsanalyse gegeben. Hierdurch können – über die regelwerksbasierte Ermüdungsanalyse hinausgehend – zusätzliche Lebensdauerreserven des Bauteils und somit Betriebsdauerverlängerungen erschlossen werden. Zudem ist nur durch die Bestimmung der Restlebensdauer gefährdeter Kraftwerkskomponenten mittels bruchmechanischer Ansätze die Definition geeigneter Inspektionsintervalle nach dem Schädigungstoleranzprinzip (auch: Schadenstoleranzprinzip) möglich. Hierzu werden, ausgehend von der Annahme eines Anfangsrisses in der Größe der Nachweisgrenzen der zerstörungsfreien Prüfung, Rissausbreitungsberechnungen durchgeführt und die Restlebensdauer ermittelt. Zur Erforschung dieser Themenstellung wird das vom Ministerium für Wirtschaft und Technologie im Rahmen des 6. Energieforschungsprogramms der Bundesregierung „Forschung für eine umweltschonende, zuverlässige und bezahlbare Energieversorgung“ geförderte Forschungsprojekt „Thermisches Ermüdungsrisswachstum“ (kurz: THERRI) einen wesentlichen Grundlagen- und Entwicklungsbeitrag liefern. Das Gesamtziel des im Herbst 2013 gestarteten Forschungsvorhabens ist die vollständige Entwicklung eines bruchmechanischen Vorhersagekonzeptes, das eine realistische Einschätzung der Restlebensdauer und die Ableitung von optimierten Inspektionsintervallen in Wärmekraftwerken bei starken Lastfluktuationen mittels einer Schadenstoleranzanalyse beinhaltet. In einem ersten Schritt wird dazu das Verhalten eines typischen fossil befeuerten Bestands-Dampf kraftwerks im Lastwechselbetrieb prozessseitig analysiert. Davon ausge
hend werden anhand einer rechnerischen Spannungs- und Ermüdungsanalyse versagenskritische Positionen in dickwandigen heißdampfführenden Komponenten identifiziert. Für die Simulation des Ermüdungsrisswachstums werden einerseits mittels der klassischen Finite-Elemente-Methode (FEM) und andererseits mittels der noch im Entwicklungsstadium befindlichen Extended FEM (XFEM) Spannungsintensitätsfaktoren berechnet. Die fehlenden Werkstoffdaten zum Ermüdungsrisswachstum im Temperaturbereich von 300°C bis 600°C sowohl unter Raumluft als auch in wasserdampf haltiger Atmosphäre werden an einem exemplarisch gewählten ferritisch-martensitischen Hochtemperaturstahl bestimmt. Gängige bruchmechanische Vorhersagetools werden dann um die im Versuch und mittels
Referenzkraftwerk KNG Rostock
FEM/XFEM gewonnenen Erkenntnisse zur thermozyklischen Rissausbreitung erweitert, um die Forschungsergebnisse einer praktischen Anwendung zugänglich zu machen. Parallel werden die im praktischen Einsatz erreichbaren Nachweisgrenzen der zur Risserkennung eingesetzten zerstörungsfreien Prüfmethoden validiert, da diese einen Eckpfeiler bei der Festlegung der Inspektionsintervalle darstellen. Die Forschungsergebnisse sollen unmittelbar einer beispielhaften wirtschaftlichen Anwendung im Referenzkraftwerk Rostock dienen. Darüber hinaus sollen die wissenschaftlich-technischen Ergebnisse mit einem im Projekt zu erstellenden Richtlinienentwurf für die allgemeine industrielle Anwendung auf bereitet und den zuständigen technischen Fachgremien vorgelegt werden. Partner im Projekt THERRI sind der TÜV NORD (Projektleitung), die Lehrstühle für Strukturmechanik (Prof. Dr.-Ing. M. Sander) und Technische Thermodynamik (Prof. Dr.-Ing. E. Hassel) der Universität Rostock, das Institut für Energie- und Klimaforschung des Forschungszentrums Jülich (Prof. Dr.-Ing. T. Beck) sowie das Steinkohlekraftwerk Rostock.
Prof. Dr.-Ing. Manuela Sander Lehrstuhl für Strukturmechanik Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik, Universität Rostock Stellv. Chefredakteurin der DVM-Nachrichten Seite 3
Bericht
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LCF7 The Seventh International Conference on Low Cycle Fatigue Report LCF 7 took place from September 9 to 11, 2013, Aachen, Germany. With around 160 participants about one third from industry, we were at the upper end of the range reached in previous LCF-conferences. This proves the continuing interest of the scientific community in low-cycle fatigue, including
Professor Chitoshi Miki from Tokyo Institute of Technology, JP, is the awardee. The DVM Honorary Membership was given to Dr. Henri-Paul Lieurade, SF2M, FR, and Philipp Rettenmeier, MPA University Stuttgart, DE, was awarded with the DVM Junior Prize (see Page 9).
LCF International Scientific Committee at LCF7 Sept. 9-11, 2013, Aachen, Germany: First row from left to right: M. Sakane (JP), E. Charkaluk (FR), C. M. Sonsino (DE), P. Villechaise (FR), J. T. Pinho de Castro (BR), T. Beck, H.-J. Christ, H.-W. Höppel, C. Fleck, A. Scholz (all DE)
UNESCO Welterbe Aachener Dom
Second row from left to right: D. Socie (US), C. Schweizer (DE), L. Rémy (FR), H. Klingelhöffer (DE), A. Mateo (ES), J.-B. Vogt (FR), K.-H. Lang (DE)
thermo-mechanical fatigue: On the one hand LCF-loadings are essential in a broad range of applications, such as energy technology, transportation, and civil engineering. On the other hand, many scientific questions such as fundamental deformation and damage mechanisms, influence of multiaxial stress states, creep-fatigue interaction as well as crack initiation and growth are investigated with increasing experimental effort. As a bridge between fundamental research and application in component and structural design, FEM-based deformation simulation and life assessment methods have made impressive progress in the recent decade. LCF keeps being a hot topic in material research and in structural integrity considerations as well and provides a worldwide platform for scientific communication and discussion as well as a point of origin for collaboration of scientists and engineers interested in both, fundamental aspects and practical application. Key aspects of actual fundamental and application oriented LCF-research have been addressed in 5 plenary lectures. The parallel sessions with overall more than 90 contributed talks treated nearly all aspects of LCF research in the recent years. T he conference proceedings are available at DVM (www.dvm-berlin.de). Within the conference DVM was glad to present again the distinguished Ernst Gassner Award of Fraunhofer-LBF. Seite 4
C. M. Sonsino, Fraunhofer LBF, gave the Ernst-GassnerAward to C. Miki (JP)
LCF7 was held under the auspices of FEMS The Federation of European Materials Societies and was moreover kindly supported by SF2M, DGM, SPM, IOM3, WAW, HTMTC, HTMC, JSMS, IGF, FESI, ESIS, ICF, ASTM International The next conference in this series is scheduled to take place in 2017 in Dresden, Germany.
Prof. Dr.-Ing. Tilmann Beck Forschungszentrum Jülich, DE Eric Charkaluk CNRS - Laboratoire de Mécanique de Lille Ecole Polytechnique, ParisTech, FR LCF7 Executive Chairmen
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Bericht
Veranstaltungen des DVM-Arbeitskreises Betriebsfestigkeit Bericht über das Fortbildungsseminar und die Tagung Das DVM-Fortbildungsseminar fand auch dieses Jahr traditionell im Vorfeld der 40. Tagung des DVM-Arbeitskreises Betriebsfestigkeit am 08.10.2013 in Herzogenaurach statt. Im Gegensatz zu vergangenen Seminaren lehnte sich das Thema erstmals an die anschließende Tagung an. Im Fokus des Seminars standen „Carbonfaserwerkstoffe – Einführung in die Ermüdungsfestigkeit“. Herr Prof. Horoschenkoff (Hochschule für angewandte Wissenschaften München) führte vor ca. 50 Teilnehmern aus Forschung und Industrie durch die gut besuchte eintägige Veranstaltung. Insgesamt wurden vier Themenblöcke von den Grundlagen bis zur Ermüdungsfestungsfestigkeit von CarbonfaserwerkstofA. Horoschenkoff fen behandelt. Neben den gut aufbereiteten Grundlagen zu den Themen Werkstoffeigenschaften, Versagensmechanismen und Simulationsmöglichkeiten wurden auch Tipps zur Dimensionierung gegeben. Herr Prof. Horoschenkoff verwies an den entsprechenden Stellen auf Stolperfallen und zeigte Forschungsbedarfe auf. Das Fortbildungsseminar wurde und wird seitens des DVM von Herrn Dr. Bruder, BMW AG München, betreut. Auch im nächsten Jahr soll sich das Thema des Fortbildungsseminars am Tagungsthema des DVM-Arbeitskreises Betriebsfestigkeit orientieren. Dr. Karsten Hinkelmann Volkswagen AG Wolfsburg
Die am 09. und 10.10.2013 anschließende 40. Tagung des DVM Arbeitskreises Betriebsfestigkeit beschäftigte sich mit dem Thema „Die Betriebsfestigkeit als eine Schlüsselfunktion für die Mobilität der Zukunft“. Die Mobilität der Zukunft ist ein anspruchsvoller, breitgefächerter Themenkomplex von der Primärenergieerzeugung bis zur Realisierung energieeffizienter Fahrzeuge. Die Betriebsfestigkeit kann zur Lösung dabei gestellter Aufgaben und Zielkonflikte beitragen. In 21 Fach- und 6 Posterbeiträgen wurden hierzu die aktuellsten Entwicklungen zum Stand der Forschung und Technik mit folgenden Schwerpunkten vorgestellt: • Leichtbau mit dem Schwerpunkt Faserverbundwerkstoffe (von Grundlagenuntersuchungen zur Modellierung von Laminatstrukturen bis zur Festigkeitsbewertung kompletter CFK- Strukturen), sowie Anmerkungen zur optimierten Auslegung von Bauteilen aus metallischen Werkstoffen, • Massenkrafterregte Bauteile,
• Elektrifizierte Mobilität mit den BetriebsfestigkeitsThemenschwerpunkten: – Lastdatenermittlung in elektrischen Achsantrieben, – Auslegung und Absicherungskonzepte für Hochvolt Speicherbatterien und wasserstoffbasierte Systeme • Erneuerbare Energien insbesondere BetriebsfestigkeitsAspekte von Windenergieanlagen betreffend Die Vorträge des ersten Tages wurden abgerundet durch den interessanten und kurzweiligen Gastvortrag von Herrn Hofmann, einem ehemaliger Mitarbeiter von Schaeffler INA Wälzlager Herzogenaurach mit dem Titel „Runde Geschichten rund um Rad, Kugel und Rolle – Technik bewegt, Technik dreht, Technik hebt“. Hierbei erfuhr das Auditorium unter anderem Einzelheiten zu einem seinerzeit streng geheimen Projekt, bei dem Großwälzlager in einem Hebeschiff zur Bergung eines havarierten U-Bootes zum Einsatz kamen.
Neben dem anspruchsvollen fachlichen Teil, wurde dieses Jahr die August-Wöhler-Medaille für besondere Verdienste auf dem Gebiet der Betriebsfestigkeit an Herrn Dr.-Ing. Rainer Masendorf, Institut für Maschinelle Anlagentechnik und Betriebsfestigkeit an der TU Clausthal, verliehen. Der Rahmen und die Inhalte der Tagung wurden den Zielen des DVM AK Betriebsfestigkeit im Sinne einer Förderung der Entwicklung von neuen Prüfverfahren, sowie der Förderung des Verständnisses der Schädigungsprozesse unter realistischer Beanspruchung in überzeugender Weise gerecht. Die Tagung war mit insgesamt 193 Teilnehmern und zusätzlich 21 Ausstellern gut besucht. Die Vorträge sind mit dem Berichtsband Nr. 140 sowie als CD erhältlich. Die nächste Tagung des DVM Arbeitskreises Betriebsfestigkeit wird am 8. und 9. Oktober 2014 in Ingolstadt bei der Firma Audi stattfinden. Sie trägt den Titel „Von der Lastannahme bis zur Absicherung – Betriebsfestigkeit entlang der Prozesskette“. Dr.-Ing. Andreas Müller Dr.-Ing. h.c. F. Porsche AG Weissach Stellvertretender Obmann des DVM-Arbeitskreises „Betriebsfestigkeit“ Seite 5
Bericht
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Workshop „Zuverlässigkeit und Probabilistik“ Bericht über den Workshop Das Fachgebiet der Probabilistik beschäftigt sich im weitesten Sinne mit der Vorhersage von nicht-sicheren Ereignissen. Z.B. der Wahrscheinlichkeit direkt vor der MPA Stuttgart einen Parkplatz zu bekommen. Das Wetter zeigte sich aber gnädig und so konnte die Tagung mit einem angenehmen Spaziergang über den Campus verbunden werden. Ähnlich angenehm war die Atmosphäre in dem mit 34 Teilnehmern gut gefüllten Tagungsraum. Prof Eberhard Roos führte in gewohnter Art und Weise durch das Programm, welches unterschiedliche Teilgebiete der Zuverlässigkeitsanalyse abdeckte. Begonnen wurde mit einem Übersichtsvortrag, der diverse grundlegende Methoden der Probabilistik vorstellte. Mit allgemein bekannten Begriffen wie Erwartungswert und Stichprobe bewegte sich der Vortrag schnell in die Richtung der Fortgeschrittenen statistischen Tests und Darstellungsformen. Es konnte hier natürlich nicht jedes Thema individuell und ausführlich behandelt werden, aber für eine spätere Vertiefung von Einzelthemen sind Stichworte und eine kurze Erklärung was sich grob dahinter verbirgt, oft hilfreich. In diesem Fall war das Ziel aus meiner Sicht erfüllt. Es folgten Beiträge zu Vertiefung unterschiedlicher Facetten der probabilistischen Untersuchungsmethoden. Mich hat gefreut, dass nicht ausschließlich Themen aus der täglichen Praxis, sondern ebenso theoretische Vorträge im Programm enthalten waren. Erstere sind natürlich dem täglichen Anwendungsfall in der Berufswelt recht nahe, enthalten aber auch die typischen Probleme wie z.B. einen geringen Stichprobenumfang oder vermeintlich unterschiedliche Grundgesamtheiten. Die präsentierten Lösungsansätze hatten jedoch stets „Hand und Fuß“ und gingen auf eben diese Randbedingungen ein. In den theoretischen Vorträgen wurden alternative Lösungsansätze für gängige Problemstellungen mathematisch analysiert und anhand von Beispieldaten sehr anschaulich präsentiert, nach dem Motto: Nach-
Veranstaltungen 2014
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ahmen erwünscht. Vielleicht werden bei einer der nächsten Tagungen Erfahrungen mit eben solchen Methoden in der praktischen Umsetzung präsentiert. Die Organisation war wie von DVM-Veranstaltungen hervorragend – dafür gebührt Frau Leers und ihrem Team ein großes Dankeschön. Die Programmverantwortlichen haben ein gutes Händchen für eine ausgewogene Auswahl an Vorträgen bewiesen. Die obligatorische „Manöverkritik“ am Ende der Veranstaltung durch die Teilnehmer nannte als einziges Manko die knapp bemessene Zeit zur Diskussion der einzelnen Vorträge. Einer Fortsetzung der Reihe „Zuverlässigkeit und Probabilistik“ im Rahmen der DVM-Wokshops wurde von allen Teilnehmern begrüßt. Es bleibt zu hoffen, dass bei der zweiten Auflage dieser Veranstaltung, geplant am 22. und 23.10.2014 in München, wieder ein ähnlich guter Eindruck bleibt.
Dr. Patrick David Audi AG Ingolstadt
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10.02.2014, Kassel Fortbildungsseminar „Ermüdungsrisswachstum – Simulation und Validierung“ DVM-Arbeitskreis „Bruchvorgänge“
18. und 19.02.2014, Freiburg im Breisgau Workshop DVM-Arbeitskreis „Zuverlässigkeit mechatronischer und adaptronischer Systeme“
11. und 12.02.2014, Kassel Tagung DVM-Arbeitskreis „Bruchvorgänge“ – „Bruchmechanische Werkstoff- und Bauteilbewertung: Beanspruchungsanalyse, Prüfmethoden und Anwendungen“
25. und 26.03.2014, Darmstadt Praxis-Fortbildungsseminar „Mechanisch-technologische Prüfverfahren“
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Vorstellung praxisrelevanter Forschungsprojekte
DVM-Arbeitskreis „Bruchvorgänge“, AG Bruchmechanik an Schweißverbindungen Am 26.11.2013 hat die AG Bruchmechanik an Schweißverbindungen in Berlin an der BAM getagt. Diese Arbeitsgruppe wird gemeinschaftlich vom AK Bruch des DVM und der AG Q1.2 des DVS getragen. Nach einigen Jahren Pause war es an der Zeit die Arbeit wieder zu reaktivieren. In einem Einführungsvortrag der beiden Obleute der AG Zerbst und Hübner wurde ein Überblick über die Bruchmechanik von Schweißverbindungen, die Ermittlung bruchmechanischer Kennwerte sowie die Anwendung der Bruchmechanik bei der Bauteilbewertung gegeben. Speziell thematisiert wurden die Schweißeigenspannungen, Festigkeits-Mismatch, sowie geometrische Imperfektionen und wie sie in einer bruchmechanischen Analyse berücksichtigt werden können. Hinzu kommen statistische Aspekte, die werkstoff- und bauteilseitig beachtet werden müssen. Neben der klassischen Anwendung auf sog. Langrisse, die mittels zfP nachweisbar sind, wurde auch die Rissausbreitung kurzer Risse in Schweißverbindungen thematisiert. Im zweiten Teil der Sitzung wurde umfassend über das IBESS Projekt informiert und der Stand der Forschungsarbeiten diskutiert. Das 2012 gestartete DFG-AiF-Clusterprojekt IBESS, an dem acht Forschungsstellen beteiligt sind, hat eine bruchmechanische Methode zur Abschätzung der Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen zum Ziel. Das setzt neben dem klassischen bruchmechanischen Werkzeug die Bestimmung von Ausgangsdefekten sowie die Berücksichtigung spezifischer Fragen des Kurzrisswachstums (Einfluss der lokalen Plastizität im rissspitzennahen Ligamentbereich, gradueller Aufbau des plastizitäts-induzierten Rissschließeffekts u.a.) voraus. Die Berichte über den Stand der bisherigen Arbeiten waren hoch interessant und sollen hier kurz genannt werden: • Quantifizierung des lokalen Verfestigungsverhaltens in zyklisch beanspruchten Schweißverbindungen;
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Kucharczyk, P. (RWTH Aachen) • Integrale Bestimmung des Eigenspannungsfeldes in Mehrlagen-Schweißverbindungen; Hensel, J. (TU Braunschweig) • Modellierung des Ermüdungsrisswachstums in Nahtschweißverbindungen unter Einbeziehung des transienten plastischen Verformungsverhaltens; Tchoffo Ngoula, D. (TU Darmstadt) • Analyse und bruchmechanische Beschreibung des Wachstums kurzer Mehrfachrisse im Bereich der Nahtübergangskerbe von Schweißnähten; Bernhard, J. (TU Darmstadt) • Untersuchung von Ausgangsdefekten und Unregelmäßigkeiten und deren Schädigungsrelevanz in zyklisch beanspruchten Schweißverbindungen; Schork, B. (TU Darmstadt) • Mikrostrukturbasierte Beschreibung der Entstehung von Rissen an Defekten in Schweißverbindungen; Beckmann, C. (IWM Freiburg) • Analytische bruchmechanische Ermittlung der Schwingfestigkeit; Madia, M. (BAM Berlin) • Rissfortschrittsuntersuchungen an Längssteifen zur Validierung der IBESS-Prozedur; Tchuindjang, D. (TU Hamburg-Harburg) Die AG Bruchmechanik von Schweißverbindungen versteht sich als regelmäßiges Forum für an dieser Thematik interessierte Kollegen. Mitstreiter sind also willkommen und mögen sich an die beiden Obleute oder die Geschäftsstelle des DVM wenden. Prof. Dr. Uwe Zerbst BAM – Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung Prof. Dr. Peter Hübner Hochschule Mittweida, Fakultät Maschinenbau
Veranstaltungen 2014
09. und 10.04.2014, Karlsruhe Praxis-Fortbildungsseminar DVM-Arbeitskreis „Thermomechanische Ermüdung“
08. und 09.10.2014, Ingolstadt Tagung DVM-Arbeitskreis „Betriebsfestigkeit“ - „Von der Lastannahme bis zur Absicherung – Betriebsfestigkeit entlang der Prozesskette“
23. bis 25.09.2014, Esslingen DVM-Fortbildungsseminar „Bauteilschäden - Ursachen und Folgerungen
04. und 05.12.2014, Berlin Vortrags- und Diskussionsveranstaltung des Gemeinschaftsgremiums DVM, DGM und Stahlinstitut VDEh „Werkstoffprüfung 2014 – Fortschritte in der Werkstoffprüfung für Forschung und Technik“
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Vorschau | Serie: DVM-Ehrungen
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Vorschau: DVM-Tag 2014 „Erneuerbare Energien – Herausforderungen für die Werkstofftechnik" In Anbetracht weltweit steigender Nachfrage nach Energie und Verknappung von Rohstoffen vollzieht sich insbesondere in der jüngsten Vergangenheit in den westlichen Industrienationen ein tiefgreifender Meinungswandel zu den Energiequellen der Zukunft. Spätestens seit der Reaktorkatastrophe von Fukushima muss sich unsere Generation der vordringlichen Suche und Herausforderungen einer effizienten Nutzung regenerativer Energieformen stellen. Industrie, Wissenschaft und Gesellschaft sind aufgefordert, alle Möglichkeiten zur Energiewandlung zu nutzen. Neben einem hohen Wirkungsgrad ist eine weitere wesentliche Anforderung eine hohe Verfügbarkeit, Sicherheit und Zuverlässigkeit der Energieversorgung, d. h. der Erzeugung, Leitung und Speicherung bevorzugt elektrischer Energie. In diesem Zusammenhang kommt der Werkstofftechnologie eine herausragende Rolle zur Lösung dieser Aufgaben zu. Dieses sehr umfassende und komplexe Thema wird im Rahmen des DVM-Tages 2014 behandelt, wobei ein Schwerpunkt den regenerativen Energieträgern Wind und Wasser vorbehalten ist. Darüber hinaus werden neben Speichertechnologien, wie z. B. Batteriesysteme und Wasserstoff als Energieträger auch grundlegende Probleme aufgezeigt, die die geforderte hohe Zuverlässigkeit, Versorgungssicherheit, Wirtschaftlichkeit und Wirkungsgrade an die Werkstofftechnik stellt. In weiterführenden Fachvorträgen werden neuentwickelte Methoden der Integritätsanalyse und Lebensdauervorhersage, der
Werkstoffbehandlung zur Eigenschaftsverbesserung aber auch angepasste Konzepte zur Qualitätssicherung und Betriebsüberwachung diskutiert. Der DVM-Tag richtet sich an alle, die sich für die Herausforderungen der Energieerzeugung interessieren und sich über die Bedeutung der Werkstofftechnik und deren Einwirkungsmöglichkeiten auf die heutige und insbesondere die zukünftige Energieerzeugung und -formen informieren möchten. Dazu tragen Experten und Fachleute aus dem Bereich der Forschung, des Anlagenbaus und Betreiber bei. Damit bietet die Tagung neben der gewünschten Informationstiefe auch Entscheidern ein Forum für einen Überblick über den Stand der Technologien, für weiterführende Gespräche und neue Kontakte. Dr.-Ing. Peter Klose Mercedes Benz Technology (MBtech Group), Sindelfingen Vorsitzender des Programmausschusses „DVM-Tag 2014“
Vorstellung der DVM-Ehrenmitgliedschaft Die DVM-Ehrenmitgliedschaft (Honorary Membership) wird seit 1987 nur an ausländische Persönlichkeiten vergeben für herausragende Verdienste um die technisch-wissenschaftliche Zusammenarbeit mit Deutschland auf dem Gebiet der Materialforschung und -prüfung. Sie wird in der Regel bei internationalen DVM-Veranstaltungen an international anerkannte Persönlichkeiten vergeben, die wegweisend im jeweiligen Arbeitsgebiet tätig sind. Träger der DVM-Ehrenmitgliedschaft sind: • • • • • • • •
Dr. Henri-Paul Lieurade, FR (2013, LCF7) Prof. Dr. Stefanie Tschegg, geb. Stanzl, AT (2011, VHCF5) Prof. D. M. R. Taplin, UK (2010, ECF18) Prof. Dr. Ewald Macha, PL (2009, VAL2) Prof. Dr. Jim Newman, US (2009, VAL2) Prof. Luc Rémy, FR (2008, LCF6) Prof. Dr. Fernand Ellyin, CA (2004, 7ICBMFF) Prof. Kenji Hatanaka, JP (2003, LCF5)
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Prof. Darrell F. Socie, US (2003, LCF5) Prof. Dr. Jürg Dual, CH (2000, MicroMat 2000) Jan B. de Jonge, NL (1998, AK BF) Prof. Dr. Alan Plumtree, CA (1998, LCF4) Dr. Stuart Saunders, UK (1998, AK Mikro- und Nanoprüftechnik) Prof. Dr. Rao Tummala, US (1997, Micro Mat ‚97) Prof. Dr. Petr Lukáš, CZ (1996, FATIGUE ‚96) Prof. Dr. Jaap Schijve, NL (1994, ECF10) Prof. Dominique François, FR (1994, ECF10) Prof. Keith John Miller, UK † (1993, AK Bruchvorgänge) Dr. Kurt F. J. Heinrich, US (1992, AK Rastermikroskopie) Prof. Dr. Arthur McEvily, US (1992, LCF3) Prof. Dr. Masateru Ohnami, JP (1992, LCF3) Prof. Dr. André Pineau, FR (1992, LCF3) Prof. George R. Irwin, US† (1989, AK Bruchvorgänge) Prof. Alan A. Wells, UK † (1989, AK Bruchvorgänge) Dr. Louis F. Coffin, US † (1987, LCF2) Prof. Dr. Kunihiro Iida, JP † (1987, LCF2)
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Ehrungen
DVM-Ehrenmitgliedschaft für Dr. Henri-Paul Lieurade In appreciation and recognition of his substantial contributions for fatigue design of welded joints and the creation of worldwide scientific-cultural exchange between different countries dvm confers the DVM Honorary Membership on Dr. Henri-Paul Lieurade at LCF7 Seventh International Conference on Low-Cycle Fatigue in Aachen, September 10, 2013. The laudation was given by Professor Cetin Morris Sonsino of Fraunhofer LBF Darmstadt and the LCF7 Executive Chair Professor Tilmann Beck conveyed the congratulations on behalf of the DVM board. C. M. Sonsino, H.-P. Lieurade, T. Beck
DVM-Juniorpreis 2013 für Dipl.-Ing. Philipp Rettenmeier, MPA Universität Stuttgart Wir freuen uns, hier die entsprechende Mitteilung auf der Website der MPA Universität Stuttgart zitieren zu können: „Im Rahmen der International Conference on Low Cycle Fatigue (LCF7) in Aachen erhielt Herr Dipl.-Ing. Philipp Rettenmeier den DVM-Juniorpreis. Anlässlich der Konferenz im September 2013 wurde Herr Rettenmeier für seinen herausragenden Vortrag zum Thema „Lifetime prediction of full-scale welded crane runway girders” der Preis verliehen. Thema des Vortrages war die Ermüdungsbewertung geschweißter Kranbahnkonstruktionen aus Stahl, die durch überrollende KranRadlasten eine komplexe multiaxiale Ermüdungsbeanspruchung erfahren. Für den untersuchten Kerbfall der aufgeschweißten Schiene D. Socie, der „LCF-Altmeister“, und P. Rettenmeier ist hierfür kein klassisches Nennspannungskriterium in Regelwerken vorhanden. Daher wurde ein lokales, dehnungsbasiertes Ermüdungskonzept erfolgreich angewendet und mit experimentellen Ergebnissen aus Bauteilversuchen verifiziert.“
August-Wöhler-Medaille des DVM für Dr. Rainer Masendorf, TU Clausthal Im Rahmen der 40. Tagung des DVM-Arbeitskreises „Betriebsfestigkeit“ verlieh der DVM Dr. Rainer Masendorf, TU Clausthal, Institut für Maschinelle Anlagentechnik und Betriebsfestigkeit, die August-Wöhler-Medaille. Die Laudatio hielt DVM-Ehrenvorstandsmitglied Prof. Harald Zenner, die Medaille übergab der DVM-Vorsitzende Lothar Krüger unterstützt vom Obmann des DVM-Arbeitskreises „Betriebsfestigkeit“ Dr. Martin Brune, beide BMW AG München. Dr. Masendorf erhielt diese Auszeichnung in Würdigung und Anerkennung seiner herausragenden Verdienste auf dem Gebiet der Materialforschung und –prüfung, insbesondere für sein Engagement in der Kommunikation zwischen Forschung und Industrie sowie seiner wissenschaftlichen Tätigkeit in der Bestimmung zyklischer Kennwerte und ihrer Anwendung bei der rechnerischen Lebensdauerabschätzung von Bauteilen und Strukturen. L. Krüger, R. Masendorf, M. Brune, H. Zenner
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Historisches
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Geschichte der Werkstoffe – Gründungstreffen eines DGM-Geschichtsausschusses W. Fischer Die Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e. V. (DGM) lud ein zum Gründungstreffen des Geschichtsausschusses der DGM am 25.09.2013 in Kassel. Seine Aufgabe soll sein, „die historische Bedeutung der Werkstoffe sowohl unter Materialwissenschaftlern als auch unter Historikern sichtbar zu machen“. Die Begrüßung erfolgte durch Dr.-Ing Frank Fischer, geschäftsführendes Vorstandsmitglied der DGM. Die Leitung dieses DGM-Geschichtsausschusses übernahm Prof. Dr. rer. Nat. Helmut Maier, Lehrstuhl für Technik- und Umweltgeschichte der Ruhr-Universität Bochum. Das Programm des Gründungstreffens umfasste die beiden Themen Was ist Werkstoffgeschichte?
Aufgaben und Arbeitsschwerpunkte des DGM-Geschichtsausschusses: • Schwerpunkt 1: Übergreifende Werkstoffgeschichte • Schwerpunkt 2: Zeitzeugeninterviews • Schwerpunkt 3: Hinblick auf 100 Jahre DGM (1919 – 2019) 36 Teilnehmer aus unterschiedlicher Berufstätigkeit (Industrie, Forschung, Lehre) erlebten einen überaus interessanten Tag. Von der DVM-Geschäftsstelle nahm Frau S. Bachofer an der Tagung teil; Dr. William Fischer wird den DVM auch zukünftig fachlich vertreten. Zunächst erläuterte Prof. Maier die Zusammenhänge von Technik- (und Werkstoff-) Geschichte mit der Technik und sozialen sowie humanen Bereichen. Dazu gibt es umfangreiche Literatur, Biografien, Monografien, Chroniken. Die Diskussion ergab: eine Bibliographie wäre wünschenswert; natürlich ohne den Anspruch auf Vollständigkeit, evtl. als Teilaufgabe des Geschichtsausschusses. Es gibt bereits eine Vielfalt der Zugänge zur Technik- und Werkstoffgeschichte, wozu auch die Schriften der technisch-wissenschaftlichen Vereine, z. B. aus Anlass von Jubiläen, von Prüfinstituten und Unternehmen gehören. Die Zeitzeugeninterviews „nutzen“ Old Boys und andere Erinnerungsträger als Geschichtsquellen. Dabei ist durchaus bekannt, dass Zeitzeugen-Erinnerungen oft mit der Realität nicht viel zu tun haben. 100 Jahre DGM, das ist im Jahre 2019 ein Ereignis, das besondere Vorbereitungen und Überlegungen auch für die Darstellung von Material- bzw. Werkstoffgeschichte erfordert. Die Geschichte der Gesellschaft und des Vereins ist so eng mit den Entwicklungen und Innovationen der WerkSeite 10
stoffe verbunden, dass eine entsprechende Beschreibung in z.B. einer Festschrift vorzusehen ist. Immer wieder wurde betont, dass Technik- und damit Werkstoffgeschichte auch Zusammenhänge klärt, Transparenz verstärkt, Interdisziplinarität fördert und Kenntniswie Technologietransfer ermöglicht. Am Schluss der Arbeitstagung wurde nach der Bereitschaft zur Mitarbeit an den Arbeitsschwerpunkten gefragt. Eine Mehrheit entschloss sich für die „übergreifende Werkstoffgeschichte“ mit Industrie, FuE, Anwendungen, ein „harter Kern“ für das Thema 100 Jahre DGM.
Zum Autor Dr. William Fischer geb. 01.01.1935 in Hamburg, Studium Maschinenbau TH Hannover, kürzere Industrietätigkeit (Ölindustrie in HH). Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Hüttenmaschinen, TU Clausthal; dort sehr viele Industriemessungen (Krane, Walzwerke, Schiffe), Promotion bei Prof. Griese. Viele Jahre Betriebsfestigkeit bei ThyssenKrupp in Kassel (früher Henschel). Eisenbahn, Straßenfahrzeuge, Schwermaschinenbau usw.. Langjähriger Obmann des Arbeitskreises Betriebsfestigkeit (später Lastkollektive) der FVA, langjährig (auch leitend) im AK Betriebsfestigkeit des VDEh. Nach seiner Pensionierung Leiter des Technikmuseums Kassel und Beratung kleinerer Firmen im Umkreis. Viele Veröffentlichungen, auch in der MP MaterialsTesting.
Der Kontakt! Die Verbindung zum Material.
Strukturintegrität
Festigkeit
Werkstoffe
Lebensdauer
Bauteile
Systeme
Tagungen • Workshop • Seminare • Publikationen Deutscher Verband für Materialfroschung und -prüfung e.V. Gutshaus, Schloßstraße 48, 12165 Berlin Tel. +49 (0)30811 30 66, Fax +49 (0)30 811 93 59, office@dvm-berlin.de
www.dvm-berlin.de
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Historisches | Interna | Mitglieder
Technikhistorische Museen in Kassel Aus Anlass der 46. Tagung des DVM-Arbeitskreises „Bruch- Panzer und Flugzeuge. 1873 gegründet und 1998 von Thyssenvorgänge“ in Kassel haben wir hier mit freundlicher Unter- Krupp stillgelegt; seit 2004 Museum stützung von Dr. William Fischer eine Liste von Museen in … und über den technischen Tellerrand hinaus … Kassel zusammengestellt. Brüder Grimm Museum Technik-Museum Kassel Palais Bellevue, Schöne Aussicht 2, 34117 Kassel, Wolfhager Str. 109, 34127 Kassel, www.tmk-kassel.de www.grimms.de Zu besichtigen ist nicht nur ein Original Transrapid 05 sondern Leben und Wirken der Brüder Jacob und Wilhelm Grimm. Kostauch eine hervorragend sortierte Sammlung technischer Präzisi- barstes Exponat: Kasseler Handexemplare der „Kinder- und onsgeräte, Beleg dafür dass Kassel ein Zentrum für Feinmechanik Hausmärchen“, die seit 2005 zum Weltdokumentenerbe der war. UNESCO gehören. Henschel-Museum Wolfhager Str. 109, 34127 Kassel, www.tmk-kassel.de Ehem. Gießerei (1810) der Henschel-Werke, die einer der bedeutendsten Maschinen- und Fahrzeugfabriken Deutschlands waren. Dampflokomotiven (1848), Lastwagen, Omnibusse und ab 1933
Kunsthalle Fridericianum Friedrichsplatz 18, 34117 Kassel, www.fridericianum-kassel.de Prägnante Positionen der Gegenwartskunst in der documentaStadt Kassel
DVM-Interna Mit Wirkung vom 20.01.2014 ist Prof. Hans Albert Richard, FAM, Universität Paderborn, Nachfolger von Prof. Holger Hanselka als stellvertretender DVM-Vorsitzender. Prof. Hanselka hat auf Grund seines Wechsels vom Institutsleiter des Fraunhofer LBF Darmstadt in das Amt des Präsidenten des KIT Karlsruher Institut für Technologie dieses DVM-Amt niedergelegt.
Matthias Decker, IABG mbH, Ottobrunn, und Dr.-Ing. Rainer Masendorf, IMAB, TU Clausthal, sind 2013 von der DVM-Mitgliederversammlung in den Beirat gewählt worden. Sie haben ihre Ämter satzungsgemäß zum 01.01.2014 angetreten. Der DVM dankt allen Aktiven für das ehrenamtliche Engagement!
Langjährige DVM-Mitgliedschaften 2014 Wir danken unseren langjährigen Mitgliedern für ihre Treue: 55-jähriges DVM-Jubiläum BASF SE, Abt. Polymer- & Oberflächentechnik, Ludwigshafen Daimler AG, Standort Sindelfingen
35-jähriges DVM-Jubiläum Prof. Dr.-Ing. Hans Albert Richard, Paderborn Dr.-Ing. Herwig Schenk, Minden Prof. Dr.-Ing. Kh. G. Schmitt-Thomas, München
45-jähriges DVM-Jubiläum Dr.-Ing. Wilhelm Heller, Duisburg
30-jähriges DVM-Jubiläum Dipl.-Ing. Jürgen Böttner, Bochum Prof. Dr.-Ing. Horst Nowack, Duisburg
40-jähriges DVM-Jubiläum Materialprüfungsamt für das Bauwesen der TU München, Abt. Massivbau Materialprüfungsamt Nordrhein-Westfalen, Dortmund Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Berlin Materialprüfanstalt für das Bauwesen Braunschweig (MPA Braunschweig) Institut für Werkstoffkunde und Schweißtechnik, FH Hamburg Materialprüfanstalt für Werkstoffe und Produktionstechnik (MPA Hannover) Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart MPA / IfW TU Darmstadt
25-jähriges DVM-Jubiläum Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Magin, Großtheim Dipl.-Ing. Helmut Naundorf, Erkrath-Hochdahl Prof. Dr. Dr. Erich Wintermantel, Garching 20-jähriges DVM-Jubiläum Prof. Dr.-Ing. Joachim W. Bergmann, Weimar Prof. Dominique Francois, Chatenay Malabry (FR) Vera Leidenroth, Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Detlef Löhe, Karlsruhe Dipl.-Ing. Edeltraud Materna-Morris, Weingarten Prof. Dr. Ir. Jaap Schijve, Delft (NL) Prof. Dr.-Ing. Bernhard Wielage, Chemnitz Muhr & Bender KG, Weissensee Seite 11
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Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung e.V.
Beilage
Wie kam die Betriebsfestigkeit nach Clausthal? Zum 100. Geburtstag von Friedrich-Wilhelm Griese W. Fischer und H. Zenner Das Jahr 2014 ist für viele ehemalige Clausthaler Anlass zur Erinnerung an Prof. Dr. F.-W. Griese. Er wäre am 1. Januar 100 Jahre alt geworden. Nach dem Studium in Hannover, Industrietätigkeit und Aktivität beim Verein Deutscher Eisenhüttenleute VDEh (heute Stahlinstitut VDEh) kam der Fachmann für Schweißkonstruktionen und betriebsfeste, lebensdauerorientierte Bauteilbemessung und Gestaltung im Jahr 1967 nach Clausthal als Direktor des neu gegründeten Instituts für Hüttenmaschinen.
F.-W. Griese vor dem Institut für Maschinelle Anlagentechnik und Betriebsfestigkeit der TU Clausthal im Winter 1977/78.
Zu Grieses Zeit gab es umfangreiche Untersuchungen an Hüttenwerksanlagen. Dies waren vor allem die Untersuchung des Schwingungsverhaltens von Maschinen (FederMasse-Systeme) und die Messung der damit verbundenen Belastungen und örtlichen Dehnungen. Seminare für Ingenieure aus der Praxis wurden durchgeführt, im Feldgrabengebiet der TH (heute TU) entstand der Institutsneubau. In der Lehre erfolgte eine Grundlegung der Betriebsfestigkeitsrechnung. Zu erwähnen ist die Einführung der Simulation des Schwingungsverhaltens von Feder-MasseSystemen einschließlich Dämpfung, zunächst auf analoger Grundlage (Kapazität, Induktivität, elektrischer Widerstand). Fruchtbare Zusammenarbeit gab es mit den Herstellern von Hüttenmaschinen (Walzwerksanlagen, Krane) und Institutionen, die auf dem Gebiet der Betriebsfestigkeit tätig waren (Betriebsforschungsinstitut des VDEh, BFI, in Düsseldorf; Laboratorium für Betriebsfestigkeit, LBF, Darmstadt (heute Fraunhofer-Institut); der Industrieanlagen Betriebsgesellschaft mbH, IABG, Ottobrunn, und der Forschungsvereinigung Antriebstechnik, FVA, Frankfurt). Der Wandel der Interessen und Prioritäten des Instituts im Laufe der Zeit spiegelt sich wider in den Namensänderungen: Institut für Hüttenmaschinen, Institut für Hüttenmaschinen und Maschinelle Anlagentechnik und schließlich Institut für Maschinelle Anlagentechnik und Betriebsfestigkeit. Betriebsfestigkeit, d.h. die lebensdauerorientierte Auslegung von Bauteilen, steht für Leichtbau. E. Gaßner hatte die ersten Schwingversuche mit veränderlicher Amplitude,
dies ist 75 Jahre her, an Flugzeugbauteilen durchgeführt. So stellt sich die Frage, wieso ist die Betriebsfestigkeit interessant für den Schwermaschinenbau? Man kann noch die Frage hinzufügen, warum war der VDEh einmal über Jahre die aktivste Institution auf diesem Gebiet in der BRD? Oder: Wieso erschien im Februar 1977 beim Verein Deutscher Eisenhüttenleute ein „Leitfaden für eine Betriebsfestigkeitsrechnung“ /1/, als es noch kein deutschsprachiges Buch über dieses Fachgebiet gab? Die Antwort gibt der Untertitel des Leitfadens: Empfehlungen zur Lebensdauerabschätzung von Bauteilen in Hüttenwerksanlagen. In den DVM-Nachrichten ist es sicher sinnvoll einmal die Mitglieder des Vereins zur Förderung der Forschung und der Anwendung von Betriebsfestigkeits-Kenntnissen in der Eisenhüttenindustrie (VBFEh) zu nennen (alphabetisch): O. Buxbaum, LBF, Darmstadt-Kranichstein; H. Corsten, August Thyssen-Hütte AG, Duisburg; W. Fischer (Leiter), Institut für Hüttenmaschinen, TU Clausthal; H. Gudehus, BFI, Düsseldorf; K. E. Hagedorn, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, Düsseldorf; D. Hanewinckel, Stahlwerke Peine-Salzgitter AG, Salzgitter; H. Huth, LBF, Darmstadt-Neukranichstein; H. Kottsieper, VDEh, Düsseldorf; V. Kuntzsch, Krupp Industrie- und Stahlbau, Rheinhausen; P. Mayr, Institut für Werkstoffkunde I, Universität Karlsruhe; H. Mertens, Siemens AG Dynamowerk, Berlin; F. Meyer, Fried. Krupp Hüttenwerke, Rheinhausen; F. Nordmeyer, Maschinenfabrik Sack GmbH, Düsseldorf; W. Reik, Institut für Werkstoffkunde I, Universität Karlsruhe; D. Schütz, LBF, Darmstadt-Neukranichstein; W. Schütz, IABG, Ottobrunn; D. Stein, Hoesch Hüttenwerke AG; W. Ungerer, BFI, Düsseldorf; J. M. Zaschel, LBF, Darmstadt-Kranichstein; H. Zenner, IABG, Ottobrunn. Noch einmal zurück zur Frage, warum Betriebsfestigkeit im Schwermaschinenbau? Die Mitglieder des Arbeitskreises aus der Industrie waren vor allem Leute der Instandhaltung. Betriebsfestigkeit war eine Frage der Wirtschaftlichkeit. Bei Maschinenanlagen (Walzwerksanlagen, Krane) kann es sinnvoller sein, hochbeanspruchte Komponenten nach einer definierten Betriebszeit auszutauschen, statt sie für eine längere Betriebsdauer zu bemessen. Letzteres würde i.a. Mehrgewicht bedeuten und damit die Kosten erhöhen und den Arbeitsprozess beeinträchtigen. Ein zweiter Grund kann sein, dass eine Anlage während ihrer gesamten Nutzungsdauer nur relativ wenigen Schwingspielen ausgesetzt ist, so dass sich von vorn herein eine „zeitfeste“ Auslegung anbietet, ein Belastungsfall, den bereits August Wöhler genannt hat. Zum Einfluss der Kollektivform auf die Lebensdauer gibt es eine gemeinsame Veröffentlichung von E. Gaßner, F.-W. Griese und E. Haibach bereits im Jahr 1964 /2/.
Beilage
Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung e.V.
Nach heutigem Wissen ist der erste Schwingversuch in Clausthal durchgeführt worden, und zwar von W. A. J. Albert (1738-1846). Das hat der australische Senior Research Scientist der Aeronautical Research Laboratories, Melbourne, J. Y. Mann, in einer vierbändigen „Bibliographie on the Fatigue Strength of Material, Components and Structures, 1838 -1950“ bereits 1970 festgestellt /3/. Albert war Oberbergrat in Clausthal und prüfte die Haltbarkeit und Sicherheit der „Eisenseile“, nach heutiger Terminologie „geschmiedete Ketten“. Dabei handelte es sich bereits um Bauteilversuche unter realistischer Betriebsbeanspruchung /4/. Von J. Y. Mann gibt es noch eine ältere Veröffentlichung aus dem Jahr 1958 aus Anlass des 100. Jahrestages der ersten Veröffentlichung von August Wöhler /5/. Während der erste Eintrag in der Bibliographie mit J. Albert auf 1838 datiert ist /6/, wird in /5/ eine Skizze der Albert‘schen Prüfmaschine gezeigt, die mit dem Jahr 1829 versehen ist. Man kann also wohl davon ausgehen, dass die Versuche deutlich früher als 1838 durchgeführt worden waren. Schließlich, das sei noch angemerkt, wird in /5/ Albert als German engineer bezeichnet, was zwar wünschenswert wäre, aber er hatte in Göttingen Jura studiert. Es ist also nichts anderes als ein Zufall, wenn die Betriebsfestigkeit in Clausthal heute eine größere Rolle spielt, nicht nur an der TU, und wenn dort vor mehr als 175 Jahren die ersten Ermüdungsversuche durchgeführt worden sind. Bei der Universität zählt J. Albert vor allem als Erfinder des Drahtseils /6/. Für Betriebsfestkeitsleute ist das aus gezogenen Drähten bestehende Drahtseil das Paradebeispiel für Schadenstoleranz oder auf neudeutsch fail safe. Deshalb hat es sich schnell weltweit verbreitet. Literatur:
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--> Weitere Lektüre auch zu historischen Themen finden Sie in der Edition „DVM-Sonderhefte“, erhältlich bei der DVM-Geschäftsstelle: DVM-Sonderheft 01 Bibliographie Werkstoff- und Bauteilermüdung /Bibliography of Materials and Structures Hrsg.: H. Zenner, W. Fischer 57 Seiten, deutsch/englisch, Paperback, ISSN 1863-0545, EUR 29,00* Die Geschichte eines Fachgebiets wird besonders deutlich durch Fachbücher repräsentiert. Ihre Kenntnis ist eine wichtige Voraussetzung für eine erfolgreiche Lehre, Forschung und Anwendung. Angesichts einer Flut von Fachliteratur in Form von Aufsätzen und Vorträgen kommt Büchern zudem eine besondere Bedeutung für die Orientierung in einem Fachgebiet zu. Diese Bibliographie umfasst 339 deutsch- und englischsprachige Bücher über Werkstoff- und Bauteilermüdung aus den Jahren 1870-2006. DVM-Sonderheft 02 Verzeichnis deutschsprachiger Dissertationen und Habilitationen auf dem Gebiet der Schwingfestigkeit 1900-2006 Hrsg.: H. Zenner, A. Esderts 85 Seiten, Paperback, ISSN 1863-0545, EUR 29,00* Die Sammlung von ca. 800 Dissertationen, darunter 9 Habilitationen, spiegelt die historische Entwicklung auf dem Fachgebiet „Schwingfestigkeit“ wider. Wann hat sich wer mit spezifischen Themen befasst? Viele Erkenntnisse und Ergebnisse haben sich als nachhaltig erwiesen und sind z. B. in das Technische Regelwerk eingeflossen. Sowohl für die Forschung als auch für die industrielle Anwendung stellen diese Arbeiten ein wichtiges Reservoir dar. DVM-Sonderheft 03 100 Jahre Materialforschung und -prüfung als Grundlage innovativer Produktentwicklung K. H. Kloos 86 Seiten, Paperback, ISSN 1863-0545, EUR 29,00* K. H. Kloos unternimmt den Versuch, die in den zurückliegenden 100 Jahren erkennbaren Grundlagen und Ursprünge der Werkstoffentwicklungen und Prüfverfahren aufzuzeigen und hierbei insbesondere die Einzelleistungen von Persönlichkeiten herauszustellen, die sich vor allem während der ersten Hälfte dieses Jahrhunderts bleibende Verdienste erworben haben. Vor allem sollen die Wechselwirkungen und Unterschiede zwischen Werkstoff- und Bauteileigenschaften herausgestellt werden.
/1/ Arbeitsgemeinschaft Betriebsfestigkeit im VDEh (Hsg.): Leitfaden für eine Betriebsfestigkeitsrechnung, 1. Auflage, Bericht Nr. ABF 01, VDEh, 1977 /2/ Gaßner, E., F.-W. Griese, E. Haibach: Ertragbare Spannungen und Lebensdauer einer Schweißverbindung aus St 37 bei verschiedenen Formen des Beanspruchungskollektivs. Archiv f. d. Eisenhüttenwesen, 35 (1964), 3, 255-267 /3/ Mann, J. Y.: Bibliographie on the Fatigue of Materials, Components and Structures, Vol. 1-4 Pergamon Press 1979, 1978, 1983 u. 1990 /4/ Hanewinckel D., H. Zenner (Hrg.): Schwingfestigkeit - Eine DVM-Sonderheft 04 Faksimilesammlung historischer Arbeiten bis 1959, Institut Zur Geschichte der Schwingfestigkeit / A History of Fatigue für Hüttenmaschinen und Maschinelle Anlagentechnik, TU W. Schütz Clausthal 1989 149 Seiten, Paperback, ISSN 1863-0545, EUR 29,00* /5/ Mann, J. Y.: The Historical Development of Research on In diesem DVM-Sonderheft erscheint W. Schütz‘ Aufsatz „Zur Gethe Fatigue of Materials and Structures, The Journal of the Australien Institute of Metals, Vol. III (1958), p.222-241, schichte der Schwingfestigkeit“ in deutscher und englischer Sprache. Der Autor selbst hat die beiden Versionen seines Textes zusammens. auch /4/ /6/ Albert, W. A.: Über Treibseile am Harz (Driving ropes in gefügt und erweitert: Sie sind nun bis zum Jahr 2006 aktualisiert. the Harz), Archiv für Mineralogie, Geognosie, Bergbau und Dieser Essay ist einer der wenigen in der Geschichte der SchwingHüttenkunde, vol. 10, 1838, pp.. 215-234, zitiert als Nr.1 in festigkeit, die sich mit deren historischem Verlauf beschäftigen. W. /3/ und in /5/ Schütz gibt mit seinem ungeheuren Fachwissen, das auf über einem /7/ Lampe, W., O. Langfeld (Hrg.): 175 Jahre Drahtseil, Kolloqui- halben Jahrhundert Erfahrung fußt, einen für das Verständnis des um Clausthal-Zellerfeld, Verlag Papierflieger, 2009
Fachgebiets essentiellen Überblick über dessen historische Entwicklung.
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