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SchwertbürstentechnologieWandres ersetzt Waschmaschine in Daimlers Pressenstraße

Schwertbürstenmodul von Wandres
In Kuppenheim ist 2016 eine der modernsten Karosseriepressen in Betrieb gegangen. Die sechsstufige XL-Servopresse mit einer Gesamtpresskraft von 9.100 Tonnen formt Außenhautteile wie Seitenwände, Motorhauben und Türen für Kompaktfahrzeuge von Mercedes-Benz.
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Werkstoff-DatenbankWerkstoff-Wissen

Ausgehend von den Anforderungen der Praxis stellt die IMA Materialforschung und Anwendungstechnik GmbH Dresden für die Bereiche Einkauf, Konstruktion, Normung, Berechnung, Werkstofftechnik und Qualitätssicherung eine modular aufgebaute Datenbank für die Werkstoffgebiete Stahl, Stahlguss und Gusseisen, NE-Metalle und Sinter-Metalle bereit.

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Werkstoffe (WS),: Werkstoff-Wissen

Diese Datenbank namens Wiam-Metallinfo verfügt über mehr als eine Million Kennwerte für circa 4.500 Werkstoffe und mehr als 100.000 Modifikationen zu verschiedenen Hauptkomplexen. Solche Hauptkomplexe sind unter anderem der weltweite Werkstoffvergleich, die mechanischen und physikalischen Eigenschaften (auch temperaturabhängig), das technologische und das anwendungsspezifische Verhalten, die chemische Zusammensetzung, die Werkstoffbeschreibung, die Wärmebehandlung sowie der Bereich Hersteller, Händler/ Sortimente und Handelsnamen.

Für die Anwendung im Firmenintranet (Deutsch und Englisch) wird Wiam-Metallinfo Online für die Datenbank-Systeme Oracle, My SQL und MSSQL bereit gestellt. Die Werkstoff-Datenbank hat ein Recherchesystem, das es ermöglicht, Infos über einen Werkstoff zu erhalten oder eine Suche nach Werkstoffen durchzuführen, die bestimmte Kriterien erfüllen. Auswahlkriterien sind beispielsweise Nummer, Name oder Norm des Werkstoffs, seine chemische Zusammensetzung oder seine physikalisch-mechanischen und technologischen Eigenschaften. Das System unterstützt in einer dialogorientierten Bearbeitung die Anfrageformulierung.

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Für die Berechnung und Dimensionierung der Lebensdauer von Bauteilen werden mit dem Modul Wiam-Zyk auch Werkstoffkenndaten und Funktionen (z.B. Wöhlerlinien und Lebensdauerlinien) zur Charakterisierung des Festigkeitsverhaltens bei schwingender Belastung angeboten. Dabei nimmt die Bereitstellung sämtlicher peripherer Angaben wie Werkstoffstammdaten, Proben- und Versuchsbeschreibung sowie Rohdaten eine dominierende Rolle ein.

Berechnung statt Experiment

Für Bauteile und Konstruktionen, die wechselnden Belastungen ausgesetzt sind, ist nachzuweisen, dass sie während der betrieblichen Nutzung nicht durch Schwingbruch oder Schwinganriss ausfallen. Dieser Nachweis wurde bisher in der Praxis überwiegend experimentell erbracht. Zunehmend werden inzwischen aber auch – unterstützt durch bessere Hard- und Software – rechnergestützte Methoden angewandt. Dabei sind die für die numerischen FEM-Beanspruchungsrechnungen und die rechnerische Lebensdauervorhersage erforderlichen Daten und Informationen fester Bestandteil der Schwingfestigkeitsdatenbank. Diese Datenbank bietet zudem die Funktionen Dokumentation der Versuchsergebnisse sowie Bereitstellen von Kenndaten und Kennfunktionen für Berechnung und Dimensionierung zum Zwecke der Absicherung beziehungsweise Reduzierung von kostenintensiven Versuchen.

Unter Schwingfestigkeit wird das Festigkeitsverhalten von Bauteilen und Proben verstanden, die sowohl einer schwingenden Belastung zwischen konstanten Grenzen, als auch einer beliebigen veränderlichen Belastung unterliegen. Nach einer Analyse der Schwingfestigkeitsdaten lassen diese sich in vier Klassen einteilen:

•Stammdaten: Zur Identifizierung, Klassifizierung und Charakterisierung der Schwingfestigkeitsdaten bezüglich Rohmaterial, Halbzeug und Bauteil.

•Versuchsergebnisse: Versuchsrohdaten aus dem statischen und dynamischen Versuch als Einzelwerte und Messreihen am Werkstoff oder Bauteil. Die Rohdaten ermöglichen dem Anwender stets die Auswertung der Daten nach anderen Gesichtspunkten (z.B. Wöhlerlinie nach Basquin, Weibull).

•Kennwerte und Kennfunktionen: Kennwerte und Kennfunktionen dienen zur analytischen Beschreibung der ertragbaren Beanspruchungen eines Bauteils oder einer bauteilähnlichen Probe. Kennwerte beschreiben ein spezielles Werkstoff- oder Bauteilverhalten, wie zum Beispiel die Zugfestigkeit oder die Dauerfestigkeit und sind numerische Größen. Kennfunktionen dienen der idealisierten funktionalen Darstellung von Versuchs- und Messergebnissen. Schwingfestigkeitskennwerte beziehungsweise -funktionen werden aus Einzelversuchsergebnissen durch statistische Auswertung gewonnen. Beispielsweise können aus Versuchen mit konstanter Amplitude im Wöhlerversuch oder veränderlicher Amplitude im Betriebsfestigkeitsversuch Wöhlerlinien beziehungsweise Lebensdauerlinien mit einer bestimmten Überlebenswahrscheinlichkeit für Bauteile oder bauteilähnliche Proben abgeleitet werden. Neben Wöhlerlinien, Lebensdauerlinien und zyklischen Spannungs-Dehnungskurven sollen in einer Schwingfestigkeitsdatenbank Kennwerte aus statischen Versuchen (Zugversuch, Härteprüfung, Kerbschlagbiegeversuch) enthalten sein, da mit Hilfe dieser Daten Schwingfestigkeitskennwerte näherungsweise abgeschätzt werden können.

•Einflussgrößen:

Das Schwingfestigkeitsverhalten eines Bauteils ist von einer Vielzahl von Einflussgrößen abhängig, die sich unterschiedlich auf die ertragbaren Beanspruchungen auswirken. Einflussgrößen, die das Schwingfestigkeitsverhalten bestimmen sind: Beanspruchung, konstruktive Gestaltung, Werkstoff und Werkstoffzustand, Herstellung und Fertigung, Oberflächenzustand, Versagenskriterium und Umgebungsbedingungen.

Updates und Demo

Wiam-Metallinfo ist netzwerkfähig und modular aufgebaut. Das heißt, der Anwender stellt nach seinem Bedarf eine spezifische Datenbank zusammen: Der Datenexport in Excel, Access und Word sowie Schnittstellen zum Autorensystem Fidat mit Import- und Exportfunktionen ermöglichen eine universelle Anwendung. Mit Hilfe des Autorensystems kann eine firmenspezifische Datenbank definiert mit Daten gefüllt und zu einem beliebigen Zeitpunkt sowohl definitions- als auch datenmäßig geändert werden.

Die IMA in Dresden überarbeitet die Programme und die Datenbanken kontinuierlich. Entsprechende Updates werden dem Anwender bereitgestellt. Eine Demo-Version der Werkstoff-Datenbank mit Schwingfestigkeitsdaten (Windows-Applikation) steht zum Download unter http://www.ima-dresden.de bereit.Gottfried Geißler/ms

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