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Profil

Das Fachgebiet Werkstoffprüftechnik (WPT) in der Fakultät Maschinenbau der Technischen Universität Dortmund wird seit seiner Gründung im Dezember 2010 von Herrn Prof. Dr.-Ing. habil. Frank Walther geleitet.

Mit modernen Mess- und Prüfverfahren sowie optimierten Analyse- und Auswertetechniken liefert die Werkstoffprüftechnik die Datenbasis für die Konstruktion und Fertigung sowie für die virtuelle Entwicklung betriebssicherer Hochleistungsprodukte für unterschiedlichste wirtschaftliche Branchen. Als Entscheidungshilfe bei der Werkstoffauswahl, Qualitätskontrolle, Bauteilüberwachung und Schadensanalyse umfasst die Werkstoffprüfung hierbei die Bestimmung der chemischen Zusammensetzung, die Untersuchung der Gefügestruktur mit Licht-, Elektronen- und Röntgenstrahlen, die Ermittlung von Werkstoffeigenschaften und -kennwerten unter Einsatz zerstörender und zerstörungsfreier Prüfungen sowie die Entwicklung von Materialmodellierungs- und berechnungsansätzen. Neben der beanspruchungsgerechten Qualifizierung der Werkstoffe und der Optimierung industrieller Fertigungsprozesse gewinnen Maßnahmen des Structural Health Monitorings zur kontinuierlichen Überwachung der strukturellen Integrität hochbeanspruchter Bauteilsysteme genauso an Bedeutung wie Berechnungsansätze zur möglichst präzisen Bestimmung der Restlebensdauer.

In Forschung und Lehre werden grundlagen- und anwendungsorientierte Themen der zerstörenden und zerstörungsfreien Werkstoff- und Bauteilprüfung behandelt. Im Fokus steht dabei die Anwendung unterschiedlichster Mess- und Prüfverfahren zur Charakterisierung von Prozess-Struktur-Eigenschaft-Beziehungen, die Beurteilung des Verformungsverhaltens und Schädigungsfortschritts sowie die Berechnung der (Rest-) Lebensdauer vorwiegend metall- und polymerbasierter Konstruktionswerkstoffe, Verbindungen und Bauteile. Dabei bildet die mikrostruktur- und mechanismenbasierte Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens vom Low-Cycle-Fatigue- (LCF-) bis zum Very-High-Cycle-Fatigue- (VHCF-) Bereich einen Themenschwerpunkt. Die Schlüsselqualifikationen und Kernarbeitsgebiete finden sich in Abb. 1 wieder.

Als Kernbausteine der Untersuchungsstrategie (Abb. 2) dienen die Analyse der Werkstoffe und Mikrostrukturen sowie der Einsatz prozess- und produktoptimierter Mess- und Prüfverfahren einer präzisen Charakterisierung der Werkstoffe, Verbindungen und Bauteile, sowie der Modellierung der Eigenschaften und Berechnung der Lebensdauer. Dabei ist zu berücksichtigen, dass in der Mikrostruktur „als Fingerabdruck“ die Ursache der mechanisch-technologischen Eigenschaften liegt. Die exakte Beschreibung des Einflusses von Herstellungs-, Umgebungs- und Betriebsbedingungen auf die grundlegenden Materialkennwerte zielt auf die Optimierung des Eigenschaftsprofils und die Erhöhung der Funktionssicherheit von Bauteilen ab.

Die bearbeiteten Themenstellungen reichen von der wissenschaftlichen Grundlagenforschung bis zur anwendungsbezogenen (bilateralen) Entwicklungs- und Untersuchungsdienstleistung für Industrieunternehmen.

 

  Schlüsselqualifikation   Forschungsstrategie  
  Abb. 1: Schlüsselqualifikationen   Abb. 2: Untersuchungsstrategie

 

Die in wissenschaftlichen und industriellen Forschungsprojekten adressierten Themen beschäftigen sich mit Untersuchungen zu Stählen, Leichtmetallen, Verbundwerkstoffen und additiv gefertigten Werkstoffen (Abb. 3).

 

Forschungsgruppen

Abb. 3: Forschungsgruppen

 

In den gruppenübergreifenden Kompetenzfeldern Strukturanalytik, Mess- und Prüftechnik, Biomaterialien und Modellierung und Simulation werden Lösungsansätze für interdisziplinäre Forschungsschwerpunkte erarbeitet (Abb. 4).

 

Forschungsgruppen

Abb. 4: Kompetenzfelder