Stories|Eigenspannungen von Metallen zerstörungsfrei bestimmen – mit synchrotron- und neutronenbasierten Technologien
Eigenspannungen von Metallen zerstörungsfrei bestimmen – mit synchrotron- und neutronenbasierten Technologien
Neue Materialien und -analyse
Neue Industriestandards zur Messung der Eigenspannung von Metallen
In der metallverarbeitenden Industrie stellen die Eigenspannungen in Bauteilen eine große Herausforderung dar, da sie die weitere Verarbeitung sowie die Lebensdauer der Komponenten massiv beeinflussen können. Für die Bestimmung von Eigenspannungen stehen Materialwissenschaftler:innen und Ingenieur:innen im Labor verschiedene Methoden zur Verfügung. Diese sind jedoch entweder auf zerstörende Verfahren (z.B. Bohrlochmethode oder Konturmethode) beschränkt oder können nur wenige Mikrometer in das Material eindringen (Röntgendiffraktion). Allerdings stehen mittels moderner Beschleunigertechnologien zerstörungsfreie Methoden wie etwa synchrotronbasierte Röntgendiffraktion oder Neutronendiffraktion zur Verfügung, die tief in Materialproben eindringen können. Auf diese Weise lassen sich Eigenspannungen auch in komplexen, anwendungsnahen Probenkörpern bestimmen, was bei der Verarbeitung metallischer Werkstoffe Kosten und Aufwände einsparen kann.
In nahezu allen Industriezweigen, die Metalle verarbeiten und verwenden - zum Beispiel in den Sektoren Verkehr und Energie -, sind Eigenspannungen ein wichtiges Thema. Ob beim Gießen, Schmieden, Umformen oder in der additiven Fertigung, bei der Verarbeitung von Metallen treten stets Eigenspannungen auf. Daher ist die Bestimmung von Eigenspannungen im Ausgangsmaterial wie im Endprodukt unabdingbar, um Aussagen über sein Verhalten z. B. unter Belastung treffen zu können. Ob in der Fertigung von Fahr- oder Flugzeugen, Motoren, Werkzeugen, Komponenten von Windrädern oder anderer anspruchsvoller Metallteile – neue, schnellere und effizientere Methoden zur Qualifizierung des Materials sind hochwillkommen, um Verarbeitung und Fertigung zu beschleunigen und so auch die Zeit bis zur Markteinführung eines Produkts zu verkürzen.
Mit verschiedenen Partnern aus Industrie und Wissenschaft arbeitet Hereon im EU-Projekt EASI-STRESS daran, die Beschleunigeranlagen des Forschungszentrums mit ihren speziellen Technologien für diese Zwecke einzuspannen. Gemeinsam entwickeln die Beteiligten Synchrotron-, Röntgen- und Neutronenbeugungsverfahren weiter, um die Eigenspannung von Materialien zerstörungsfrei zu charakterisieren. Dabei entwickeln die Projektpartner auch neue Software und Messprotokolle, die an verschiedenen europäischen Synchrotrons und Forschungsneutronenquellen zum Einsatz kommen. Es soll ein neuer europäischer Mess-Standard für diese Methoden etabliert werden. Dies kommt am Ende auch der verlässlichen Qualität der Endprodukte und somit der Gesellschaft insgesamt zugute.
Das EASI-STRESS-Projekt wird gefördert durch das Horizon-2020-Förderprogramm der Europäischen Union unter dem Grant Agreement 953219.
Beteiligte Partner:
- Hereon
- div. Partner (EU-Projekt)
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