Die Zukunftsfähigkeit fest im Blick

Bauteile sollen sicher und langlebig sein und die ihnen zugewiesenen Aufgaben zuverlässig erfüllen. Was auf den ersten Blick selbstverständlich klingt, ist in der Praxis komplex und anspruchsvoll in der Umsetzung. Dr.-Ing. Stephan Issler und Professor Dr.-Ing. Peter Häfele vom Steinbeis-Transferzentrum Bauteilfestigkeit und -sicherheit, Werkstoff- und Fügetechnik sorgen dafür, dass diese Anforderungen gewährleistet sind. Wie sie dabei vorgehen, darüber haben sie mit der TRANSFER gesprochen. Ihre Empfehlung: Die aktuellen technologischen Entwicklungen stets im Blick haben, um auch in der Zukunft erfolgreich bleiben zu können.

Herr Dr. Issler, Herr Professor Häfele, Sie bieten Ihren Kunden unter anderem die Untersuchung von Bauteil- und Werkstoffeigenschaften an: Welche Themenbereiche können Sie damit abdecken?

Issler: Wir beschäftigen am Steinbeis-Transferzentrum BWF rund 30 hochspezialisierte Mitarbeiter an zwei Standorten im Landkreis Esslingen: in Nürtingen und Esslingen selbst. Unseren Kunden bieten wir Entwicklungsdienstleistungen in folgenden Bereichen an: Festigkeits- und Steifigkeitsuntersuchungen an Bauteilen und Proben unter quasistatischer und hauptsächlich unter zyklischer Beanspruchung. Des Weiteren gehören dazu auch Werkstoff- und Schadensuntersuchungen, Messtechnik und experimentelle Spannungsanalyse, Lebensdauerabschätzungen sowie Weiterbildungs- und Schulungsmaßnahmen.

Häfele: Unsere Kunden kommen aus vielen Bereichen, überwiegend jedoch aus den im Großraum Stuttgart traditionell starken Branchen Fahrzeugtechnik und Maschinenbau. Darüber hinaus sind wir als von der DAkkS akkreditiertes Prüflabor nach DIN EN ISO 17025 unter anderem auch in der Medizintechnik im Bereich der Erprobung von Implantaten tätig.

Seit mehr als 20 Jahren widmen Sie sich in Ihrem Steinbeis-Unternehmen den Werkstoffen und Bauteilen. Wie haben sich die Kundenanfragen in dieser Zeit gewandelt?

Issler: Die Nachfrage nach reinen Prüfdienstleistungen ging in den vergangenen Jahren spürbar zurück, auch getrieben durch die Transformation in der Fahrzeugtechnik. Auch umfangreiche Versuchsprogramme zur reinen Kennwertermittlung an Strukturwerkstoffen aus Stahl, wie sie bei der Entwicklung von Verbrennungsmotoren und Einspritzsystemen üblich waren, werden insgesamt weniger bedeutsam. Dagegen steigt die Nachfrage nach der Charakterisierung von „neuen“ Funktionswerkstoffen, wie zum Beispiel Elektrobleche, Permanentmagnete, Kupferlegierungen, Membrane. Daher stehen derzeit bei uns anstelle von Probenversuchen vorwiegend Bauteil- und Systemprüfungen im Vordergrund.

Häfele: Eine weitere Tendenz besteht darin, dass Kunden zunehmend „All-inclusive-Pakete“ beauftragen. So werden häufig zusätzlich zur reinen Bauteil- oder Probenprüfung messtechnische Aufgaben, zum Beispiel Messungen mit Dehnmessstreifen, werkstofftechnische Untersuchungen, zum Beispiel von der Härte, dem Gefüge, der chemischen Zusammensetzung, und fraktographische Nachuntersuchungen nachgefragt. Dies ist der Tatsache geschuldet, dass einige Unternehmen diese Tätigkeiten nicht mehr als zentrale Kernkompetenz betrachten und sie in der Regel an fachlich ausgewiesene und spezialisierte Dienstleister vergeben.

Während bei der Gründung unseres Steinbeis-Unternehmens vor über 20 Jahren die Frage nach einer Akkreditierung kaum eine Rolle gespielt hat, gewinnt diese Frage aktuell zunehmend an Bedeutung. In einigen Branchen, zum Beispiel in der Medizintechnik und bei Klassifikationsgesellschaften, werden zwischenzeitlich nahezu flächendeckend Untersuchungen im akkreditierten Bereich nachgefragt.

Zu Ihren Dienstleistungen gehören auch Sicherheitsanalysen von Bauteilen: In welchen Fällen wird Ihre Expertise in diesem Bereich von Kunden nachgefragt?

Issler: Wir führen für unsere Kunden Festigkeitsnachweise an hochbelasteten Komponenten aller Art durch. Dabei sind wir sowohl auf der Seite der Beanspruchung in Form der Lastkollektivermittlung als auch der Beanspruchbarkeit über die Ermittlung der Festigkeit tätig. Häufig geht es darum, Konservativitäten aus der Festigkeitsbetrachtung zu eliminieren, ohne ein Sicherheitsrisiko eingehen zu müssen. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der Ermittlung der Lebensdauer zyklisch belasteter Bauteile nach unterschiedlichen Konzepten. Dies erfordert dann auch belastbare Untersuchungsergebnisse, die die getroffenen Annahmen belegen.

Häfele: Ein weiteres Betätigungsfeld sind die Durchführung von Schadensanalysen. Hier untersuchen wir, warum es zu Bauteilschäden im Betrieb oder bei Erprobungen gekommen ist. Das umfasst häufig zunächst die Analyse der Bruchfläche, um den genauen Entstehungsort und die Schädigungsmechanismen zu verstehen. Darauf folgt eine Überprüfung der Bauteilspezifikationen, wie zum Beispiel der Werkstoffeigenschaften. Häufig wird dann auf Basis der Untersuchungsergebnisse eine Schadenshypothese aufgestellt, die in einem Demonstratorversuch verifiziert wird. In vielen Fällen werden die Untersuchungen durch Vorschläge zur Schadensvermeidung ergänzt.

Welche technologischen Trends beeinflussen aktuell Ihre Arbeit und welche werden das Ihrer Meinung nach in Zukunft tun?

Häfele: In der Tat ist es so, dass sich in den letzten Jahren einschneidende Änderungen ergeben haben. Dies hat zunächst einmal mit der Transformation ganzer Industriezweige zu tun, zum Beispiel in der Fahrzeugtechnik und im Maschinen- und Anlagenbau, aber auch in der Energietechnik. Und natürlich führt dies auch zu technologischen Veränderungen, was die Anforderungen an Werkstoffe und Bauteile angeht.
In der Fahrzeugtechnik bedeutet dies beispielsweise, dass weniger Bedarf für die Entwicklung von Stahlwerkstoffen vorhanden ist. Dafür spielt die Charakterisierung von Funktionswerkstoffen und Fügeverbindungen für Energiespeicher, E-Maschinen oder auch Wasserstoffantriebe eine große Rolle.

Issler: Dies erfordert selbstverständlich auch eine Weiterentwicklung unseres Steinbeis-Transferzentrums im Hinblick auf unsere Zukunftsfähigkeit. Hierzu gehören Anpassungen der Ausstattung beispielsweise der Prüf- und Messmittel, vor allem aber die Weiterentwicklung von Fachkompetenzen unserer Mitarbeiter. Dies betrifft insbesondere Methodenkompetenzen sowie die Flexibilität sich auf die stetig verändernden Randbedingungen einstellen zu können.