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Werkzeuge und Methoden der Schadensanalyse

Schadensanalyse – um systematische Analyse technischer Schadensfälle, Bruchmechanik und Produkthaftung im Schadensfall ging es bei der Veranstaltung „Industrie trifft Hochschule“ am 27. Oktober 2016. Diese achte Veranstaltung der Reihe „Industrie trifft Hochschule“ (ITH) von der Hochschule Pforzheim und der Cluster-Initiative für Präzisionstechnik „Hochform“ (WSP) brachte Fachleute aus Unternehmen mit Professoren und Mitarbeitern der Hochschule Pforzheim zusammen.

Mit fast 90 Gästen war der Hörsaal der Fakultät für Technik voll, das Thema stieß auf großes Interesse. Das ist kein Wunder, schließlich ist die Wirtschaftsregion Pforzheim/Nordschwarzwald weltweit eines der wichtigsten Zentren der Präzisionstechnik. Schadensanalyse ist dabei auch ein wichtiges Thema, denn sie bietet den Vorteil, dass die aus ihr gewonnenen Erkenntnisse auch Entwicklungen bei der Herstellung, Ver- und Bearbeitung, Prüfung und Anwendung von Werkstoffen anstoßen können. Die Beiträge spannten den Bogen von den angebotenen Dienstleistungen an der Hochschule Pforzheim über die Methoden einer systematischen Schadensanalyse bis hin zur Produkthaftung.

Der Fehlerteufel ist sicher kein guter Freund, aber er kann ein wichtiger Helfer sein. So zeigt er einem, dass im Entwurf oder in der Fertigung oder bei den Betriebsbedingungen eines Bauteiles oder einer Maschine irgendetwas nicht gestimmt hat.

Das Werkstoffentwicklungs- und Prüflabor

Professor Dr.-Ing. Norbert Jost

Am Institut für Werkstoffe und Werkstofftechnologien (IWWT) der Hochschule Pforzheim und am Steinbeis-Transferzentrum Werkstoffentwicklung und -prüfung (WEP) sind Untersuchungen ganz unterschiedlicher Schadensursachen möglich. Mit analytischen Werkzeugen der Schadensanalyse können Schäden durch Produkt- und Betriebsfehler wie auch Fehler durch unvorhergesehene Ereignisse untersucht werden. Ausgerüstet sind die Labore mit Universalprüfgeräten für mechanische Prüfverfahren, z. B. Zug-/Druck/Biege- oder auch Kerbschlagversuche. Es können Ultraschalluntersuchungen und Spektralanalysen vorgenommen werden, beides Analysen die ganz bis nahezu vollständig zerstörungsfrei appliziert werden können. Ein Mikroskopielabor mit u. a. einem leistungsfähigen Rasterelektronenmikroskop einschließlich EDX-Analyse, steht für Untersuchungen ebenso zur Verfügung, wie ein breites Spektrum von Lichtmikroskopen. Zusätzlich bieten die Labore sehr viele Sonderprüfverfahren an. „Insbesondere stehen bei uns natürlich die Werkstoffe im Mittelpunkt. Für den Fachmann sind sie ein `Spiegelbild´, mit dem Einflüsse aus Herstellung, Ver- und Bearbeitung sowie aus dem Betrieb sichtbar werden“, erklärte Professor Dr.-Ing. Norbert Jost.

Die systematische Schadensanalyse als Innovationsmotor

Ursula Christian, IWWT

Nur wenn die Schadensursache vollständig geklärt werden kann, können gezielte Maßnahmen zur Schadensabhilfe getroffen werden. Bei der systematischen Schadensanalyse stehen alle technischen Aspekte auf dem Prüfstand, beginnend von der Konstruktion, der Werkstoffauswahl, des Fertigungsprozesses sowie den Betriebsbedingungen. Um den Schaden und seine Folgen richtig beurteilen zu können, müssen die Mechanismen, die während des Schadenseintritts ablaufen, genau verstanden werden. „Das daraus gewonnene Verständnis ermöglicht eine Optimierung bei der Konstruktion, der Werkstoffauswahl, der Fertigung und der Betriebsweise“, zeigte Ursula Christian in ihrem Vortrag mit zahlreichen eingängigen Beispielen aus der Praxis auf.

Das erstaunliche Potential eines relativ neuen Fachgebietes

Professor Dr.-Ing. Rainer Häberer

Die Bruchmechanik hat sich innerhalb der Schadensanalyse als eigenständiges Fachgebiet entwickelt und beschäftigt sich mit dem Verhalten rissbehafteter Bauteile bzw. der Ausbreitung von Rissen unter statischen und dynamischen Belastungen bis zum Bruch. Sie erlangte durch die Raumfahrtprogramme und den Bau von Kernkraftwerken an Bedeutung. Es wird davon ausgegangen, dass alle Bauteile mehrere Risse, Fehlstellungen oder Hohlräume, wie sie bei gegossenen Bauteilen auftreten, sogenannte Lunker, aufweisen. Durch verschiedene Einflüsse können diese Störungen wachsen und zum Bruch des Bauteils führen. In der Bruchmechanik wird die Versagenswahrscheinlichkeit für ein Bauteil unter Berücksichtigung der Streuung von Belastung, Rissgröße und Risszähigkeit errechnet. „Diese Methode führt vor allem für Maschinen und Anlagen, deren Ausfall katastrophale Folgen hätte, zu mehr Sicherheit“, so Professor Dr.-Ing. Rainer Häberer. An ganz praktischen Beispielen zeigte der Pforzheimer Professor das Potenzial der Bruchmechanik.

Wer zahlt, wenn ein Schaden entstanden ist?

Dipl.-Ing. Joachim Gottwald

Ein sehr aktueller und konfliktgeladener Bereich ist der Themenkomplex der Produkthaftung. Für jeden Hersteller ist es wichtig, zu wissen, inwieweit er für Fehler seiner Produkte haftbar gemacht werden kann. Nicht immer ist diese Frage einfach und klar zu beantworten. In vielen Endprodukten, vor allem in der industriellen Fertigung, stecken viele einzelne Teilprodukte, oft von verschiedenen Herstellern. „In dieser erweiterten Haftungskette ist es schwierig zu definieren, welcher Hersteller für welchen Schaden einstehen muss“, räumt Joachim Gottwald aus Sicht des Sachverständigen ein. „Das Produkthaftungsgesetzt regelt bei uns in Deutschland wann und wer für Folgeschäden an Personen oder Sachen einstehen muss, die ein fehlerhaftes Produkt verursacht hat.“

Hochschulforschung und Kooperationen mit der Industrie

Wichtig und zentrale Anlaufstelle für die werkstoffbasierte Forschung an der Hochschule ist das Institut für Werkstoffe und Werkstofftechnologien (IWWT) der Fakultät für Technik. Das IWWT unterstützt insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen bei der Forschung und Entwicklung im Bereich der Präzisionstechnik. Geht es jedoch eher um Transferleistungen, und hierunter dürften die meisten typischen Schadensfälle zählen, ist das an der Hochschule ebenfalls sehr etablierte Steinbeis-Transferzentrum Werkstoffentwicklung und -prüfung der richtige Ansprechpartner. Die Kontaktdaten finden sich am Ende der Präsentation von Prof. Dr. Jost. Alle Präsentationen stehen zum Download zur Verfügung.

Der nächste Veranstaltungstermin „Industrie trifft Hochschule“

Innovationsmanagement: 08. Dezember 2016