Stahlreport 2016.11
Das Magazin des Bundesverbands Deutscher Stahlhandel für die Stahldistribution
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Forschungsprojekt soll Wartungskosten senken<br />
Den weißen Rissen<br />
im Stahl auf der Spur<br />
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt ein<br />
Projekt zur Entwicklung eines neuen Stahls am Düsseldorfer<br />
Max-Planck-Institut für Eisenforschung mit 1,5 Mio. €. Es geht um<br />
ein Material in Windkraftanlagen, das gegen bisher unvermeidbare<br />
Risse resistent ist. Diesen White Etching Cracks ist Dr. Michael<br />
Herbig auf der Spur.<br />
Fotos: Michael Herbig, Ankit Kumar, Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH<br />
Die Risse treten z.B. sowohl bei<br />
Windkraftturbinen, die jetzt im Mittelpunkt<br />
des Forschungsinteresses stehen,<br />
als auch bei Eisenbahnen auf. Unterschiedlicher<br />
könnten Anlagen kaum<br />
sein und doch weisen sie eine Gemeinsamkeit<br />
auf: weiß anätzende Risse (englisch:<br />
White Etching Cracks) – ein weitgehend<br />
unverstandener Schadensmechanismus,<br />
der zu einem bisher nicht<br />
vorhersagbaren Zeitpunkt an mechanischen<br />
Kontaktpunkten auftritt und jährlich<br />
enorme Wartungskosten verursacht.<br />
So werden Bahnschienen weltweit in<br />
regelmäßigen Intervallen abgeschliffen,<br />
um solche Schäden zu vermeiden. Noch<br />
gravierender ist die Situation bei Windkraftanlagen,<br />
die ähnliche Risse aufweisen<br />
und deren Getriebe nur mit großem<br />
Aufwand gewechselt werden können.<br />
Der Bildungsprozess dieser Risse<br />
erfolgt auf derart kleinen Längenskalen,<br />
sodass sie bisher selbst mit den<br />
modernsten Mikroskopen nicht untersucht<br />
werden konnten. Michael Herbig,<br />
Projektgruppenleiter in der Abteilung<br />
„Mikrostrukturphysik und Legierungsdesign“<br />
am Düsseldorfer Max-Planck-<br />
Institut für Eisenforschung (MPIE), ist<br />
Entwickler einer Methode, die der<br />
Schlüssel zum Verständnis dieses Scha-<br />
densmechanismus sein könnte. Ihm<br />
gelang die Kombination zweier hochmoderner<br />
Charakterisierungsmethoden,<br />
welche die Messung einzelner<br />
Atome inklusive der Elementart und<br />
deren dreidimensionaler Anordnung<br />
ermöglicht.<br />
Herbig plant, zuerst dem Problem<br />
auf den Grund zu gehen, um dann in<br />
einem weiteren Schritt einen widerstandsfähigen<br />
Stahl zu entwickeln. Die<br />
bisherigen Erklärungsversuche für die<br />
Entstehung der Risse sind vielfältig: Versprödung<br />
durch Wasserstoff, Korrosionsermüdung<br />
oder das Zusammenwachsen<br />
von Hohlräumen im Stahl werden<br />
als mögliche Ursachen der Rissbildung<br />
verantwortlich gemacht. Wissenschaftlich<br />
belegt ist das nicht. Bei der Rissbildung<br />
in der Praxis wirken viele Effekte<br />
gleichzeitig, was das Verständnis<br />
erschwert.<br />
Mit einer speziell angefertigten<br />
Rollkontaktermüdungsmaschine werden<br />
Herbig und sein Team den Prozess<br />
der Rissbildung unter genau kontrollierten<br />
Laborbedingungen nachbilden.<br />
Dies ermöglicht, einzelne Effekte anund<br />
auszuschalten und somit klare<br />
Rückschlüsse auf deren Einfluss zu<br />
ziehen. 2<br />
Die Untersuchung von weiß anätzenden Rissen, illustriert am Beispiel von Bahnschienen.<br />
Um den zugrunde liegenden Mechanismus dieser Risse zu verstehen, muss das<br />
Phänomen auf allen Längenskalen gemessen werden, von der Bauteilgröße bis hinab zur<br />
atomaren Skala. Die Forschungsgruppe von Herbig am Max-Planck-Institut für Eisenforschung<br />
in Düsseldorf wird sich in den kommenden fünf Jahren dieser Aufgabe widmen.<br />
Basierend auf den neu gewonnenen Erkenntnissen sollen effektive Maßnahmen gegen<br />
diesen kostspieligen Schadensmechanismus entwickelt werden.<br />
Foto: Betafence<br />
Dank der Verstärkungssicke sollen die<br />
Nylofor 3D-Gittermattenzäune von<br />
Betafence deutlich wirtschaftlicher als<br />
klassische Doppelstabzäune sein.<br />
Dreidimensionale Zäune<br />
Neue Gittermatten<br />
von Betafence<br />
Als Alternative zur klassischen<br />
Doppelstabmatte bietet Betafence für<br />
Zaunanlagen einen Gittermattentypen<br />
mit dreidimensionalen Verstärkungsprofilen<br />
an. Das Programm umfasst sechs<br />
Ausführungen, die unterschiedliche Anforderungen<br />
in Industrie, Gewerbe und<br />
öffentlichem Sektor abdecken sollen.<br />
Je nach Ausführung und eingesetzem<br />
Pfostensystem liegen die Kosten für<br />
den laufenden Meter Zaun nach Herstellerangaben<br />
bis zu 35 % unter dem<br />
herkömmlicher Doppelstabzäune. Für<br />
die Montage der Nylofor 3D-Matten<br />
bietet Betafence fünf unterschiedliche<br />
Pfostentypen, passende Flügel- und<br />
Schiebetore sowie weitere Zutrittskontrolllösungen<br />
an.<br />
Die erforderliche Stabilität wird bei<br />
den dreidimensionalen Matten nicht<br />
durch eine zweite Querverstrebung,<br />
sondern durch Verstärkungssicken<br />
erzielt. Besonders wirtschaftlich sei<br />
bei langen Zaunstrecken die Ausführung<br />
Nylofor 3D Pro XL. Durch die 3<br />
statt 2,50 m breiten Matten lassen sollen<br />
sich 20 % Pfosten, Fundamente<br />
und Montageaufwand einsparen lassen.<br />
[ Info ]<br />
Eine Übersicht über das gesamte Nylofor-<br />
Programm gibt eine Broschüre, die auf der<br />
Betafence-Website zum Download bereit-<br />
<strong>Stahlreport</strong> 11|16<br />
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