Unter Kontrolle: Fehler in Werkstoffen

Weißer Temperguss als Beispiel eines Gefüges
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In einem perfekt aufgebauten Werkstoff bilden die Atome ein regelmäßiges Kristallgitter. Solchen Einkristallen verdanken wir viele Innovationen. In der Optik werden daraus spezielle Linsen hergestellt. Im Turbinenbau sind sie gefragt, weil sie extreme Temperaturen vertragen, ohne sich zu verformen. Ohne einkristallines Silizium gäbe es keine Mikroelektronik. Die meisten technischen Werkstoffe haben jedoch kleine Fehler. Oft sorgen diese erst für die gewünschten Werkstoffeigenschaften. Daher werden Bauteile so konstruiert, dass sie mit Fehlern ihren Dienst tun. Welche typischen Fehler gibt es? Fehlstellen sind punktförmige Baufehler im Kristallgitter eines Werkstoffs. Versetzungen und Grenzflächen sind linienhafte bzw. flächige Baufehler im sonst regelmäßigen Kristallgitter des Werkstoffs. Sie sind Voraussetzung dafür, dass Metalle sich verformen lassen. Bei Mikrorissen sind einzelne Bereiche im Kristallgitter voneinander getrennt. Sie können Ausgangspunkt für technische Schäden sein. Wenn man die Fehler und deren Entstehung versteht, kann man Fragen beantworten wie: Warum bricht eine Kurbelwelle? Wie verschleißen Kugellager? Wie kann die Lebensdauer von Abgaskrümmern erhöht werden?

Das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM erforscht und untersucht Funktionsweise und Verhaltenvon Werkstoffen und Bauteilen, um Bauteile und Systemesicherer, zuverlässiger und langlebiger zu machen. Das Exponat „Gefügesimulator“ ist ein Fenster mit Blick in das Innere eines Werkstoffs. Die Kugeln stellen die Atome im Kristallgitter des Werkstoffs dar. Durch Mischen der Kugeln werden Kristallbaufehler erzeugt oder beseitigt. Überdies kann man auch ein fehlerfreies Werkstoffgefügeherstellen.