Energiebasierte Bewertung des Einflusses fertigungstechnischer Parameter auf das Wechselverformungsverhalten metallischer Werkstoffe

Die zunehmenden Anforderungen an Ressourceneffizienz und Nachhaltigkeit erfordern neue, effizientere Ansätze zur Bewertung des Ermüdungsverhaltens metallischer Werkstoffe. Klassische Ermüdungsversuche sind sehr zeit- und kostenintensiv, weil sie auf umfangreichen Versuchsreihen ohne systematische Berücksichtigung fertigungstechnischer Einflussgrößen beruhen.

Im Projekt wird ein energiebasiertes Lebensdauerprognoseverfahren (LPV) weiterentwickelt, das fertigungsbedingte Parameter wie Oberflächenrauheit, Eigenspannungszustand und mikrostrukturelle Veränderungen gezielt einbezieht. Hierzu werden unterschiedlich gefertigte Chargen des Stahls 42CrMo4 hergestellt, mikrostrukturell und zerstörungsfrei charakterisiert und in zyklischen Belastungsversuchen untersucht.

Ein Schwerpunkt liegt auf der in-situ Erfassung der Schädigungsentwicklung mittels zerstörungsfreier Prüfmethoden wie elektrischer Widerstandsmessung, magnetischem Barkhausenrauschen und Thermographie. Aus diesen Messdaten werden energiebasierte Schadensindikatoren abgeleitet, die direkt in das Lebensdauerprognoseverfahren LPV MiDAcLife integriert werden.

Ziel ist eine beschleunigte und zugleich individualisierte Lebensdauerprognose, mit der sich Versuchsaufwand und Ressourcenverbrauch deutlich reduzieren lassen. Die Ergebnisse sollen gleichzeitig die Grundlage für digital gestützte Werkstoffmodelle und die spätere Abbildung von Fertigungs- und Werkstoffzusammenhängen in Form digitaler Zwillinge schaffen.