Wissenschaftstransfer

Werkstoffe und die Kenntnis über deren Eigenschaften sind für alle Ingenieuranwendungen unerlässlich. Mit Hilfe einer Universalprüfmaschine werden Zug-, Druck- und Biegeversuche durchgeführt, um an genormten Proben Werkstoffeigenschaften zu ermitteln. Bei einer Zugprüfung wird zum Beispiel eine Probe bis zum Zerreißen beansprucht. Aus den gemessenen Kraft- und Verlängerungswerten kann auf Eigenschaften des Werkstoffs geschlossen werden. Die Härte eines Werkstoffs ist ein wichtiges Kriterium für seine Verschleißfestigkeit. An einem Universalhärteprüfgerät messen die Studierenden mit unterschiedlichsten Methoden die Härte von Werkstoffen. Die Härte ist der Widerstand gegen das Eindringen eines anderen, härteren Werkstoffs.

Mit einem Pendelschlagversuch wird die Zähigkeit gemessen, also der Widerstand gegen schlagartige Verformung. Dabei wird eine vorbereitete Probe mit einem Fallpendel durchschlagen. Aus der verbrauchten Schlagenergie schließen die Studenten dann auf die Zähigkeit des Werkstoffs.

Wie man einen Werkstoff prüfen kann, ohne ihn zu beschädigen, lernen die Studenten beispielsweise mittels der Ultraschallmessung. Mit Hilfe unterschiedlicher Ultraschallprüfköpfe werden verschiedene Proben auf Fehler wie zum Beispiel kleinere Lunker untersucht. Außerdem lassen sich mit dieser Methode Schweißnähte überprüfen.

Die Eigenschaften von Werkstoffen, insbesondere von metallischen Werkstoffen wie Stahl, sind abhängig vom Herstellungsprozess und von einer anschließenden Wärmebehandlung. Im Labor können die Studierenden Wärmebehandlungen mit Härte- und Anlassöfen durchführen. Mit Hilfe der Wärmebehandlung lassen sich Festigkeit, Härte und Zähigkeit der Werkstoffe gezielt beeinflussen.

Die Oberfläche von Werkstücken spielt eine entscheidende Rolle für ihre Verwendbarkeit. Um die Oberflächen genauer beschreiben zu können, wenden Studierende ein Oberflächenrauheitsmessgerät an. Durch Abtasten der Oberfläche lassen sich Kenngrößen der Oberfläche wie beispielsweise Rautiefen bestimmen.

Jeder technische Prozess ist mit einer Temperaturänderung verbunden. Im Umkehrschluss kann man durch Bestimmung der Temperaturänderung Rückschlüsse auf den technischen Prozess ziehen. Kontaktthermometer können punktuell Temperaturen feststellen, mit einer Thermokamera lassen sich Temperaturen dagegen berührungslos und flächig messen.

Studierende haben außerdem die Möglichkeit, mit einem Lehrsystem zur Handhabungs- und Fertigungstechnik zu arbeiten. Neben der CNC-Programmierung eines verkettenden Systems, bestehend aus horizontalem Knickarmroboter, Dreh- und Fräsmaschine sowie einem Lagersystem, können hier Fertigungsabläufe praxisgerecht nachgebildet und optimiert werden.

Bei der Verwendung von technischen Produkten treten Schwingungen auf. Teilweise unterstützen diese Schwingungen die technischen Prozesse wie z.B. in einem Vibrationsförderer. Allerdings schränken Schwingungen teilweise auch die Verwendung von Produkten ein, wenn die Schwingungsamplituden beispielsweise zu groß werden. Die Auswirkungen von Schwingungen auf Maschinen und ihre Bediener werden mit Hilfe eines Schwingungsanalyse-Systems untersucht. Dazu steht eine umfangreiche Ausstattung mit Analysesoftware und Messtechnik wie Beschleunigungsaufnehmern und Mikrophonen zur Verfügung. Mit dem Schwingungsanalyse-System können verschiedene Versuche zur Maschinendynamik durchgeführt werden: Wälzlagerschäden lassen sich analysieren und Schwingungseigenschaften von Getrieben, Kupplungen, Riementrieben und Pumpen können überprüft werden. Zusätzlich werden Humanschwingungsmessungen durchgeführt.

Ergänzt wird das Schwingungsanalyse-System durch ein Photogrammetriesystem, das mit Hilfe von zwei Hochgeschwindigkeitskameras die räumliche Bewegung von Objekten und Messpunkten feststellt. Sowohl punktuelle als auch flächige Messungen sind möglich, so dass Bewegungen von Maschinenbauteilen und deren Verformungen genauestens gemessen werden können. Aus den Verformungen lassen sich dann wiederum Rückschlüsse auf die Beanspruchung von Bauteilen ziehen.