Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

In-situ Verformung und Schadensanalyse

Der vorzeitige Ausfall eines Bauteils oder einer Komponente ist nicht selten mit erheblichen Folgekosten verbunden. Im Zentrum der Aufklärung bzw. der Vermeidung solcher Schadensfälle steht eine möglichst genaue örtliche und kausale Bewertung. Die optische Verformungsanalyse mittels digitaler Bildkorrelation trägt hier ebenso zur Aufklärung bei wie auch unsere Werkstoffanalysemethoden. Letztere spielen vor allem als Qualitätsüberwachung während der Produkt- bzw. Prozessentwicklung eine entscheidende Rolle, während Verformungsanalysen vor allem zur Schadensvermeidung beitragen.

Digitale Bildkorrelation zur optischen Verformungsanalyse komplexer Strukturen

Die optische Verformungsmessung von Werkstoffen unter Belastung ermöglicht die Visualisierung und Quantifizierung von lokalen Schwachstellen.
© Fraunhofer IWS
Die optische Verformungsmessung von Werkstoffen unter Belastung ermöglicht die Visualisierung und Quantifizierung von lokalen Schwachstellen.

Der Nachweis lokaler Verformungszustände ist eine entscheidende Voraussetzung für eine strukturoptimierte Bauteilauslegung. Am Fraunhofer IWS werden dafür modernste kamerabasierte Systeme eingesetzt, die es ermöglichen, Spannungsverteilungen auf Basis der lokalen Verformungen in komplexen Strukturen zu quantifizieren. Diese optischen Messsysteme erlauben u. a. eine Auswertung in Form von Kraft- bzw. Spannungs-Dehnungs-Kurven für verschiedene Bereiche im erfassten Bildausschnitt. Damit wird es beispielsweise möglich, das Verformungsverhalten des Schweißgutes in einer Schweißnahtprobe explizit zu erfassen. Damit schaffen wir eine Validierungsgrundlage für Simulationen des Verformungs- und Versagensverhaltens komplexer bzw. gradierter Bereiche im Mikro- bis Millimeterbereich.

Entwicklungsbegleitende Werkstoffanalysen und Werkstofftests

Wir nutzen rasterelektronenmikroskopische Analysen von Werkstoffstrukturen, lokalen Verformungszuständen oder Schadensfällen, um werkstofftechnischen Fragestellungen auf den Grund zu gehen.
© Fraunhofer IWS
Wir nutzen rasterelektronenmikroskopische Analysen von Werkstoffstrukturen, lokalen Verformungszuständen oder Schadensfällen, um werkstofftechnischen Fragestellungen auf den Grund zu gehen.

Aufgrund der langjährigen Erfahrung zu Prozess-Struktur-Wirkzusammenhängen ist das Fraunhofer IWS prädestiniert für eine versierte Unterstützung bei der Neu- und Weiterentwicklungen von Produkten und der richtigen Werkstoffauswahl für laserbasierte Prozesse. Zum Leistungsspektrum gehören die metallographische Charakterisierung sowie die elektronenmikroskopische Analyse von Werkstoffen von der Makro- bis zur Nanoskala sowie die Schichtcharakterisierung. In hoher Auflösung werden lasermodifizierte Randzonen, Fügegrenzflächen, Dünnschichtsysteme oder Nanopartikel abgebildet. Es werden mechanische Kennwerte ermittelt und Strategien abgeleitet, um Bauteile werkstoff- und beanspruchungsgerecht auslegen zu können.

 

Versagens- und Schadensfallanalysen

Fraktographische Untersuchungen sind ein Bestandteil von Schadenfallanalysen.
© Fraunhofer IWS
Fraktographische Untersuchungen sind ein Bestandteil von Schadenfallanalysen.

Das verfrühte Versagen von Bauteilen und Komponenten in Branchen wie der Automobilindustrie, dem Maschinen- und Werkzeugbau sowie der Energie- und Umwelttechnik kann schwerwiegende Folgen haben und stellt für Unternehmen ein großes finanzielles und juristisches Risiko dar. Das Fraunhofer IWS verfügt über langjährige Erfahrungen in der metallkundlichen Bewertung von Schadensursachen sowie in der Ableitung von Abhilfe- und Präventionsmaßnahmen. Unser Anspruch liegt hierbei in einer systematischen und ganzheitlichen Ursache-Fehler-Aufklärung jenseits singulärer Schadensbefundungen. Die langjährige Erfahrung zu Prozess-Struktur-Wirkzusammenhängen ist eine entscheidende Säule unserer kompetenten Beratung.