Dienstleistungen

Ein Fokus der Forschungsstellen Institut für Eisenhüttenkunde (IEHK) der RWTH Aachen und des Laborbereichs Materialdesign und Werkstoffzuverlässigkeit der Hochschule Osnabrück liegt in der experimentellen und simulativen Beschreibung der Materialermüdung.

Es stehen u. a. folgende Geräte und Anlagen für die Forschung und Lehre zur Verfügung:

• Diverse servohydraulische Prüfmaschinen 25kN bis 12MN (1200 Tonnen Prüfkraft), Temperaturen von -196°C (flüssiger Stickstoff) bis 1100°C
• Resonanzprüfmaschine Cracktronic zur experimentellen Ermittlung der Ermüdungsrissausbreitungsrate als Funktion der Schwingbreite des Spannungsintensitästfaktors
• Resonanzprüfmaschinen (bis 100kN) bis 1000Hz
• Ultraschallprüfmaschinen UFTE bis 20.000 Hz
• Schädigungsmonitoring: optische Risslängenmessung mittels Lichtmikroskop, Potentialsonden (ACPD/DCPD), Thermographiesysteme

Die Forschungsstellen Institut für Eisenhüttenkunde (IEHK) der RWTH Aachen und der Laborbereich Materialdesign und Werkstoffzuverlässigkeit der Hochschule Osnabrück betreiben hochauflösende Elektronenmikroskope und haben Zugang zu zahlreichen hoch spezialisierten Analytiksystemen.

Für die analytische Rasterelektronenmikroskopie stehen folgende Geräte zur Verfügung:

• Hochauflösendes Rasterelektronenmikroskop Zeiss AURIGA, Zeiss Sigma mit
• EDX-System (energy dispersive X-ray spectroscopy) zur chemischen Analyse
• EBSD-Systeme (electron back-scatter diffraction) zur Kristallorientierungsmessung (Mikrotextur-Mapping)
• Focused Ion Beam-System (FIB) zur Nano-Präparation von bspw. mikromechanischen Proben oder Proben für die 3D-Atomsonde und das Transmissionselektronenmikroskop
• 3D-Atomsonde (APT)

Die Metallographie ist eine werkstoffkundliche Untersuchungsmethode, die eine optische Bewertung eines Gefüges mit dem Ziel einer qualitativen und quantitativen Beschreibung hat. Dabei ist eine einwandfreie Präparation der Proben eine Grundvoraussetzung. Für die Probenpräparation stehen alle notwendigen Geräte zur Verfügung, die eine optimale Schlifffläche zulassen.

Der Laborbereich Materialdesign und Werkstoffzuverlässigkeit der Hochschule Osnabrück und das Institut für Eisenhüttenkunde (IEHK) der RWTH Aachen sind nicht nur hervorragend für alle metallographischen Aufgaben aufgestellt, sondern verfügen über jahrzehntelange Erfahrung in der Beurteilung metallographischer Schliffe.

Für die Probenentnahme und Schliffpräparation stehen folgende Geräte zur Verfügung:

• Diverse Lichtmikroskope (u. a. Axio Imager von Fa. Zeiss)
• Diverse Stereomikroskope
• Diamantpräzisionstrennmaschinen (u. a. IsoMet 4000 von Fa. Bühler)
• Manuelle und vollautomatische Schleif- u. Poliereinrichtungen
• Vibrationspoliereinrichtungen (VibroMet 2 von Fa. Bühler)
• Systeme zum elektrolytischen Ätzen und Polieren metallographischer Proben

Die Wärmebehandlung zielt darauf ab, dem Werkstoff die notwendigen Gebrauchseigenschaften für das jeweilige Bauteil zu geben. Dabei können, neben einer Gefügeänderung durch die Wärmeeinbringung, auch durch eine definierte Glühatmosphäre Änderungen in der Werkstoffzusammensetzung, z. B. im Kohlenstoffgehalt oder im Stickstoffgehalt, herbeigeführt werden.

Zum Glühen, Anlassen und Härten stehen zahlreiche Ofen- und Wärmebehandlungsanlagen am Laborbereich Materialdesign und Werkstoffzuverlässigkeit der Hochschule Osnabrück und am Institut für Eisenhüttenkunde (IEHK) der RWTH Aachen zur Verfügung, u. a.:

• Hochtemperaturrohröfen (bis 1600°C, Vakuum/Schutzgas/div. Prozessgase)
• Salzbäder für isotherme Wärmebehandlungen bei Temperaturen zw. 300 und 800°C
• Kammeröfen in diversen Abmessungen
• Niederdruckaufkohlung (Zweikammeranlage ALD)
• Glüh- und Schmelztauchsimulator (diverse Atmosphären/Abkühlbedingungen)

Mit der mechanischen Werkstoffprüfung ist es möglich, mittels technologischer, dynamischer und statischer Prüfverfahren werkstofftypische Eigenschaften festzustellen und mittels definierter Werkstoffkennwerte zu beschreiben.

Dazu stehen am Institut für Eisenhüttenkunde (IEHK) der RWTH Aachen und dem Laborbereich Materialdesign und Werkstoffzuverlässigkeit der Hochschule Osnabrück eine umfanggreiche Ausstattung an Werkstoffprüfmaschinen zur Verfügung:

• Blechprüfzentrum
• Servohydraulische Schnellzerreißmaschinen (bis 50kN, bis 20m/s), einschl. Hochgeschwindigkeitskameras
• Optische 3D-Verformungsanalyse ARAMIS (Fa. GOM)
• Instrumentierte Kerbschlagpendel
• Universalhärteprüfmaschinen
• Kleinlasthärteprüfung
• Mikrohärteprüfung, einschl. instrumentierter Eindringversuch nach DIN EN 14577-1 (Fischerscope HM2000)
• Div. Umformdilatometer
• Gleeble – Umformsimulator

Die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung macht eine Aussage über den Ist-Zustand eines zu prüfenden Bauteils, wobei das Bauteil noch vollkommen gebrauchsfertig bleibt.

In der Materialprüfung ist die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung von zentraler Bedeutung und findet auch im Rahmen der Lehre eine praxisnahe Anwendung.

Als Prüfsysteme stehen u. a. zur Verfügung:

• Ultraschallprüfgeräte
• Röntgenanlagen
• Wirbelstrom- / Farbeindringprüfung
• Resonanz-Frequenz-Dämpfungsanalyse (RFDA)

Beim Werkstoffdesign und der Ausgestaltung thermomechanischer Wärmebehandlungsprozesse spielen computergestützte Methoden heute eine zentrale Rolle. Am Institut für Eisenhüttenkunde (IEHK) der RWTH Aachen und im Laborbereich Materialdesign und Werkstoffzuverlässigkeit der Hochschule Osnabrück werden Programme zur computergestützten Thermodynamik (CALPHAD) verknüpft mit Diffusionskinetik (u. a. Phasenfeldmethode) eingesetzt:

• FactSage
• ThermoCalc/Dictra
• Micress

Darüber hinaus können Berechnungen zu den Zusammenhängen in der Kette Prozesse – Mikrostruktur – Eigenschaften durchgeführt werden:

 Finite Elemente-Methode

• SimuFact