Stahlreport 2016.11

Forschungsprojekt soll Wartungskosten senken
Den weißen Rissen
im Stahl auf der Spur
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt ein
Projekt zur Entwicklung eines neuen Stahls am Düsseldorfer
Max-Planck-Institut für Eisenforschung mit 1,5 Mio. €. Es geht um
ein Material in Windkraftanlagen, das gegen bisher unvermeidbare
Risse resistent ist. Diesen White Etching Cracks ist Dr. Michael
Herbig auf der Spur.
Fotos: Michael Herbig, Ankit Kumar, Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH
Die Risse treten z.B. sowohl bei
Windkraftturbinen, die jetzt im Mittelpunkt
des Forschungsinteresses stehen,
als auch bei Eisenbahnen auf. Unterschiedlicher
könnten Anlagen kaum
sein und doch weisen sie eine Gemeinsamkeit
auf: weiß anätzende Risse (englisch:
White Etching Cracks) – ein weitgehend
unverstandener Schadensmechanismus,
der zu einem bisher nicht
vorhersagbaren Zeitpunkt an mechanischen
Kontaktpunkten auftritt und jährlich
enorme Wartungskosten verursacht.
So werden Bahnschienen weltweit in
regelmäßigen Intervallen abgeschliffen,
um solche Schäden zu vermeiden. Noch
gravierender ist die Situation bei Windkraftanlagen,
die ähnliche Risse aufweisen
und deren Getriebe nur mit großem
Aufwand gewechselt werden können.
Der Bildungsprozess dieser Risse
erfolgt auf derart kleinen Längenskalen,
sodass sie bisher selbst mit den
modernsten Mikroskopen nicht untersucht
werden konnten. Michael Herbig,
Projektgruppenleiter in der Abteilung
„Mikrostrukturphysik und Legierungsdesign“
am Düsseldorfer Max-Planck-
Institut für Eisenforschung (MPIE), ist
Entwickler einer Methode, die der
Schlüssel zum Verständnis dieses Scha-
densmechanismus sein könnte. Ihm
gelang die Kombination zweier hochmoderner
Charakterisierungsmethoden,
welche die Messung einzelner
Atome inklusive der Elementart und
deren dreidimensionaler Anordnung
ermöglicht.
Herbig plant, zuerst dem Problem
auf den Grund zu gehen, um dann in
einem weiteren Schritt einen widerstandsfähigen
Stahl zu entwickeln. Die
bisherigen Erklärungsversuche für die
Entstehung der Risse sind vielfältig: Versprödung
durch Wasserstoff, Korrosionsermüdung
oder das Zusammenwachsen
von Hohlräumen im Stahl werden
als mögliche Ursachen der Rissbildung
verantwortlich gemacht. Wissenschaftlich
belegt ist das nicht. Bei der Rissbildung
in der Praxis wirken viele Effekte
gleichzeitig, was das Verständnis
erschwert.
Mit einer speziell angefertigten
Rollkontaktermüdungsmaschine werden
Herbig und sein Team den Prozess
der Rissbildung unter genau kontrollierten
Laborbedingungen nachbilden.
Dies ermöglicht, einzelne Effekte anund
auszuschalten und somit klare
Rückschlüsse auf deren Einfluss zu
ziehen. 2
Die Untersuchung von weiß anätzenden Rissen, illustriert am Beispiel von Bahnschienen.
Um den zugrunde liegenden Mechanismus dieser Risse zu verstehen, muss das
Phänomen auf allen Längenskalen gemessen werden, von der Bauteilgröße bis hinab zur
atomaren Skala. Die Forschungsgruppe von Herbig am Max-Planck-Institut für Eisenforschung
in Düsseldorf wird sich in den kommenden fünf Jahren dieser Aufgabe widmen.
Basierend auf den neu gewonnenen Erkenntnissen sollen effektive Maßnahmen gegen
diesen kostspieligen Schadensmechanismus entwickelt werden.
Foto: Betafence
Dank der Verstärkungssicke sollen die
Nylofor 3D-Gittermattenzäune von
Betafence deutlich wirtschaftlicher als
klassische Doppelstabzäune sein.
Dreidimensionale Zäune
Neue Gittermatten
von Betafence
Als Alternative zur klassischen
Doppelstabmatte bietet Betafence für
Zaunanlagen einen Gittermattentypen
mit dreidimensionalen Verstärkungsprofilen
an. Das Programm umfasst sechs
Ausführungen, die unterschiedliche Anforderungen
in Industrie, Gewerbe und
öffentlichem Sektor abdecken sollen.
Je nach Ausführung und eingesetzem
Pfostensystem liegen die Kosten für
den laufenden Meter Zaun nach Herstellerangaben
bis zu 35 % unter dem
herkömmlicher Doppelstabzäune. Für
die Montage der Nylofor 3D-Matten
bietet Betafence fünf unterschiedliche
Pfostentypen, passende Flügel- und
Schiebetore sowie weitere Zutrittskontrolllösungen
an.
Die erforderliche Stabilität wird bei
den dreidimensionalen Matten nicht
durch eine zweite Querverstrebung,
sondern durch Verstärkungssicken
erzielt. Besonders wirtschaftlich sei
bei langen Zaunstrecken die Ausführung
Nylofor 3D Pro XL. Durch die 3
statt 2,50 m breiten Matten lassen sollen
sich 20 % Pfosten, Fundamente
und Montageaufwand einsparen lassen.
[ Info ]
Eine Übersicht über das gesamte Nylofor-
Programm gibt eine Broschüre, die auf der
Betafence-Website zum Download bereit-
Stahlreport 11|16
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