Versuchszeitverkürzung in der Betriebsfestigkeit

Der zunehmende Kosten- und Zeitdruck im Entwicklungs- und Nachweisprozess von Bauteilen zwingt jedes Unternehmen, sich produktabhängig in zwei Bereichen stärker denn je zu vertiefen: - Verstärkte Anwendung numerischer Methoden zur Simulation von Fertigungsvorgängen und Bauteilbeanspruchungen sowie - Reduzierung des Versuchsaufwandes in Hinblick auf Versuchszeit und Anzahl der Versuche, wobei dies auch durch die numerische Simulation begleitet wird. Das Zusammenspiel zwischen der numerischen und experimentellen Simulation ist allerdings spartenabhängig. Im Anlagen-, Reaktor-, Schwermaschinen- und Offshorebau erfolgt der Nachweis überwiegend rechnerisch, da mit den sehr großen Komponenten Versuche nicht durchgeführt werden können. Hier kann man sich nur durch Versuche an Werkstoffproben, Modellen oder Bauteilausschnitten und durch regelmäßige Inspektion in den kritischen Bereichen absichern. Im Flugzeugbau hingengen sind aus Sicherheitsgründen, trotz des rechnerischen Nachweises und der sehr hohen Kosten, Versuche mit Großbauteilen vorgeschrieben. Der größte versuchstechnische Aufwand wird, trotz der großen Fortschritte der letzten Jahre in den numerischen Methoden, nach wie vor im Fahrzeugbau betrieben. Dies ist bedingt einerseits durch die unabdingbare Absicherung von Sicherheitsbauteilen, d. h. Primärkomponenten, nach der Gesetzgebung zur Produzentenhaftung. Andererseits erzwingen auch zivilrechtliche Aspekte bei Sekundärkomponenten, sowie der Ruf von Unternehmen bis hin zur Vermeidung von Rückholaktionen oder stillen Substitutionen, die gegenwärtige Situation. Durch die Massenproduktion im Automobilbau betragen zwar die Versuchskosten für Nachweisversuche ca. 50 Euro pro Fahrzeug, jedoch birgt die Gesamtsumme ein bedeutendes Einsparpotenzial, das alle Bemühungen zur Versuchszeitverkürzung rechtfertigt. In Folgenden werden nur experimentelle Methoden der Versuchszeitverkürzung diskutiert; flankierende rechnerische Methoden, die im Vorfeld von Versuchen für Parameterdiskussionen, für die Reduzierung von Versuchsschleifen oder zur Optimierung der Bauteilgeometrie erforderlich sind, werden hier nicht behandelt. Die dargestellten experimentellen Methoden umfassen im Kontext der Betriebsfestigkeit hauptsächlich den Bereich der Schwingfestigkeit mit konstanten und veränderlichen Amplituden, die selbstverständlich auch mit Kriechen und Verschleiß in Interaktion stehen können.