Schadensanalyse
Die Schadensanalyse dient dazu, die Ursachen und Mechanismen des Versagens von Werkstoffen oder Komponenten zu identifizieren und zu verstehen. Dabei werden verschiedene Analysetechniken eingesetzt, um den Schadensfall zu untersuchen und die primäre Schadensursache zu ermitteln. Diese wird auch als Initialursache bezeichnet, die häufig zu weiteren Schäden führt, die jedoch nur Folgeschäden darstellen. Erst die Ermittlung dieser sogenannten Root Cause („Wurzel allen Übels“) ermöglicht die Ableitung von Sanierungsmaßnahmen. Die Schadensanalyse ist in vielen Industrien ein unverzichtbares Werkzeug, um Probleme zu erkennen, zu beheben und zukünftige Schäden zu vermeiden.
Wir führen als unabhängiges Labor ganzheitliche Schadensanalysen als Dienstleistung durch.
Wozu dient die Schadensanalyse?
- Ursachenermittlung: Eine Schadensanalyse hilft, die einem Schaden zugrundeliegenden Ursachen zu ermitteln. Dies ermöglicht eine gezielte Behandlung der primären Ursache des Problems.
- Abhilfemaßnahmen: Basierend auf den Erkenntnissen einer Schadensanalyse können Maßnahmen abgeleitet werden, um zukünftige Schäden zu vermeiden.
- Vermeidung Schäden: Durch das Erkennen von Schadensursachen können Schäden in Zukunft vermieden werden. Dies ist entscheidend für die Verbesserung der Zuverlässigkeit und Sicherheit von Produkten und Systemen.
- Produktverbesserung: Durch die Analyse von Schadensfällen können Schwachstellen in der Konstruktion oder Produktion erkannt und verbessert werden, was zu qualitativ hochwertigeren Produkten führt.
Was bietet unser Steinbeis-Transferzentrum?
- Ganzheitliche Schadensanalyse: Unsere systematischen Schadensanalysen beschränken sich nicht auf die Untersuchung oberflächlicher Schäden. Wir untersuchen ganzheitlich, um die zugrundeliegenden Ursachen zu ermitteln.
- Datengetriebene Analyse: Wir stellen Schadenshypothesen auf und überprüfen diese mit den Daten aus unseren Analysen, um die Hypothesen zu bestätigen oder zu widerlegen.
- Fachkundige Expertise: Unser erfahrenes Team aus Experten und Expertinnen setzt verschiedenste Analysemethoden ein, um einen Schadensfall zu untersuchen.
- Aussagekräftiger Bericht: Unsere Kunden erhalten von uns einen aussagekräftigen Bericht mit Interpretationen und einem Fazit.
Dienstleistungen
- Schadensanalyse
- Bruchanalyse
- Metallographie
- Korrosionsuntersuchung
- Verschleißanalyse
- Oberflächenanalyse
- Analyse von Flecken
- Materialanalyse
- Materialprüfung
- Beratung
Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für eine Schadensanalyse.
Schadensanalyse VDI 3822
Die Schadensanalyse ist ein integraler Bestandteil der Ingenieurwissenschaft und -praxis. Die Richtlinie VDI 3822 des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI) bietet einen strukturierten Ansatz zur Durchführung von Schadensanalysen. Die VDI-Richtlinie 3822 stellt eine bewährte Vorgehensweise dar, die sich in der Praxis als sehr nützlich erwiesen hat. Dieser Ansatz berücksichtigt nicht nur technische, sondern auch ökonomische, ökologische und soziale Aspekte, um nachhaltige Lösungen zu entwickeln und zukünftige Schäden zu vermeiden.
Analysemethoden
LICHTMIKROSKOPIE
Die Lichtmikroskopie spielt eine entscheidende Rolle bei der Schadenserkennung, der Ursachenklärung und der Verbesserung der Material- und Produktsicherheit in verschiedenen Industriezweigen. Stereo-, Auflicht- und Digitalmikroskope werden zur Erstuntersuchung von Bauteilen im Schadensfall und zur Dokumentation eingesetzt, um detaillierte Informationen über Materialschädigungen und Versagensmechanismen zu erhalten.
OBERFLÄCHENMESSUNG
Die Oberflächenmessung dient dazu, die Mikrostrukturen einer Oberfläche zu erfassen und durch Kenngrößen quantitativ zu bewerten. Die Mikrostrukturen einer Oberfläche werden idealerweise durch optische Messungen erfasst, z.B. durch Weißlichtinterferometrie, Konfokalmikroskopie und konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie.
RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE
Die Rasterelektronenmikroskopie (REM) dient der hochauflösenden bildgebenden Untersuchung von Mikrostrukturen und der Materialanalyse. Dabei rastert ein fein gebündelter Elektronenstrahl die Oberfläche präzise Zeile für Zeile ab, um topographische Bilder (SE) und Materialkontrastbilder (BSE) zu erzeugen. Die chemische Zusammensetzung kann dabei mittels Röntgenmikroanalyse (EDX) oder Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA, eng. XRF) bestimmt werden.
MATERIALANALYSE
Die Materialanalyse umfasst die Untersuchung der chemischen Zusammensetzung von Materialien, von Einschlüssen, Korrosionserscheinungen und Ablagerungen bis hin zur Werkstoffbestimmung. Als Techniken für die Analyse von Materialien werden die energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX), die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA, eng. XRF) und die Infrarotspektroskopie (IR) eingesetzt. Mit diesen wird die chemische Zusammensetzung oder das Bindungsverhältnis eines Materials bestimmt.
METALLOGRAPHIE
Die Metallographie dient der qualitativen und quantitativen Analyse des Gefüges metallischer Werkstoffe mit Hilfe mikroskopischer Verfahren. Für metallographische Untersuchungen werden Schliffe von metallischen Proben hergestellt und anschließend geätzt. An diesen werden dann mittels Lichtmikroskopie (LiMi) oder Rasterelektronenmikroskop (REM) die Gefügestrukturen untersucht und Merkmale wie Phasenanteile, Korngrößen, Partikelgrößen und Ausscheidungen bestimmt.
HÄRTEPRÜFUNG
Die Härteprüfung ist ein Prüfverfahren zur Bestimmung des Widerstandes eines Werkstoffes gegen das Eindringen eines Prüfkörpers. Als Messgröße für die Makrohärte dient je nach Verfahren die Größe des bleibenden Eindrucks des Prüfkörpers (Vickers, Knoop, Brinell) oder die Eindringtiefe (Rockwell, Super Rockwell). Die Härteprüfung an kleinen Bauteilen, spröden Werkstoffen und Beschichtungen erfolgt mit geringen Prüfkräften mittels Mikrohärteprüfung oder Nanoindentation indem die Kraft-Weg-Kurve während des Eindringvorganges analysiert wird.
EINHÄRTETIEFE BESTIMMEN
Die Einhärtetiefe, auch Randschichtdicke oder Härtetiefe genannt, wird gemessen, um festzustellen, wie tief der Werkstoff durch einen Härtevorgang verändert wurde. Zur Bestimmung der Einhärtetiefe wird im Querschliff eine Serie von Härteeindrücken vom Rand zur Mitte der Probe mit geringen Prüfkräften erzeugt. Daraus wird die sogenannte Grenzhärte (GH) berechnet und je nach Randschichthärteverfahren die Einhärtetiefe (CHD, Eht), Randschichthärtetiefe (SHD, Rht) oder Nitrierhärtetiefe (NHD, Nht) ermittelt.
ZUGPRÜFUNG
Die Zugprüfung ist ein genormtes Standardverfahren der Werkstoffprüfung zur Bestimmung verschiedener Werkstoffkennwerte. Im Zugversuch werden genormte Proben mit definiertem Querschnitt bis zum Bruch gedehnt. Dabei wird die Dehnung bzw. der Weg gleichmäßig, stoßfrei und mit geringer Geschwindigkeit erhöht. Während des Versuchs werden die Kraft an der Probe und die Längenänderung in der Messstrecke kontinuierlich gemessen.
Aus der Zugprüfung ergeben sich wichtige Werkstoffkennwerte wie:
- Elastizitätsmodul (): Beschreibt das linear-elastische Verformungsverhalten
- Dehngrenze (): Erster erkennbarer Beginn plastischer Deformation
- Untere Streckgrenze () und Obere Streckgrenze ()
- Zugfestigkeit ()
- Bruchdehnung () der Zugprobe
- Lüdersdehnung () und Brucheinschnürung ()
- Querkontraktionszahl (µ): Verhältnis der Querdehnung zur Längsdehnung
Ziel Schadensanalyse
Inhalt einer Schadensanalyse ist die systematische und gründliche Ermittlung der Ursachen für das Versagen von Bauteilen. Ziel ist es, den Schaden zu verstehen, um geeignete Maßnahmen zur Behebung und zukünftigen Vermeidung zu ergreifen. Das Versagen von Bauteilen führt in der Regel zu wirtschaftlichen Verlusten (Produktionsausfall, Folgeschäden, Rückrufaktionen, …) und ggf. zur Gefährdung der Gesundheit von Menschen. Die Aufklärung von technischen Schäden und deren Ursachen ist eine wesentliche Voraussetzung für die Schadensverhütung. Die Schadensanalyse ist daher ein unverzichtbarer Bestandteil des Lernens aus Schadensfällen.
In der Industrie können unvorhergesehene Schäden erhebliche Auswirkungen auf Anlagen, Produkte oder Bauwerke haben. Trotz sorgfältiger Konstruktion, geeigneter Werkstoffauswahl, präziser Fertigung und umfangreicher Erprobung lässt sich das Versagen von Produkten im Betrieb nicht immer vollständig vermeiden. Daraus ergibt sich die enorme wirtschaftliche Bedeutung der Schadensanalyse und vor allem der Schadensvermeidung!
Bruchanalyse
Im Rahmen der Schadensanalyse dient die Bruchanalyse dazu, die zugrundeliegende Ursache eines Bauteilversagens zu ermitteln. Ziel der Bruchanalyse ist es, die spezifischen Umstände und Faktoren zu identifizieren, die zum Bruchereignis beigetragen haben. Durch die Kombination dieser verschiedenen Untersuchungsmethoden kann die Versagensursache ermittelt werden, unabhängig davon, ob es sich um Materialfehler, Herstellungsfehler, Konstruktionsfehler, Überlastung, Korrosion oder andere Faktoren handelt.
Bruchflächenanalyse
Die Bruchanalyse umfasst mehrere Schritte und Techniken:
- Makroskopische Analyse: Untersuchung der Bruchfläche bei niedriger Vergrößerung, um grobe Merkmale des Bruchs wie Risse, Korrosion, Verformungen oder Fremdkörper zu identifizieren.
- Mikroskopische Analyse: Detaillierte Untersuchung der Bruchfläche unter einem Mikroskop (z.B. Rasterelektronenmikroskop), um feine Strukturen und Oberflächenmerkmale zu analysieren, die Hinweise auf die Art des Bruches geben können.
- Materialanalyse: Chemische und physikalische Analyse des Materials zur Bestimmung seiner Zusammensetzung, Mikrostruktur und mechanischen Eigenschaften. Dies kann Techniken wie Spektroskopie, Härtemessung oder Röntgendiffraktometrie umfassen.
Metallographie
Die Metallographie ist eine Untersuchungsmethode, die hauptsächlich zur Analyse der Mikrostruktur metallischer Werkstoffe eingesetzt wird. Ihr Hauptziel ist es, die inneren Strukturen und Eigenschaften eines Metalls oder einer Legierung sichtbar zu machen, um wichtige Informationen über ihre Qualität und ihre Eignung für bestimmte Anwendungen zu erhalten. Für metallographische Untersuchungen werden Schliffe von metallischen Proben hergestellt und anschließend geätzt. An diesen werden dann mit Hilfe der Lichtmikroskopie (LiMi) oder des Rasterelektronenmikroskops (REM) die Gefügestrukturen untersucht und Eigenschaften wie Phasenanteile, Korngrößen, Partikelgrößen und Ausscheidungen bestimmt.
Gefüge Aluminium nach Farbätzung
Korrosionsuntersuchung
Zur detaillierten Untersuchung von Korrosionsfällen werden im Rahmen der Schadensanalyse verschiedene mikroskopische Verfahren eingesetzt, die jeweils spezifische Einblicke in die Struktur und Zusammensetzung der Proben ermöglichen. Mit Hilfe der Lichtmikroskopie kann die Oberfläche auf mikroskopischer Ebene untersucht werden, was erste Hinweise auf das Ausmaß der Korrosion liefert. Ergänzend liefert die Rasterelektronenmikroskopie (REM) hochaufgelöste Bilder der Oberflächentopographie, die mit der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) weiter detailliert werden können, um die chemische Zusammensetzung der korrodierten Bereiche zu analysieren.
Verschleißanalyse
Die Verschleißanalyse als Teil der Schadensanalyse zielt darauf ab, die Ursachen und Mechanismen des Verschleißes von Werkstoffen und Bauteilen zu verstehen, um deren Lebensdauer und Zuverlässigkeit zu verbessern. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird der Begriff Verschleiß sowohl für den Prozess als auch für das Ergebnis verwendet. Verschleiß ist das Ergebnis einer komplexen Wechselwirkung zwischen der Mikro- und Makrostruktur der Oberfläche und den Werkstoffeigenschaften. In der 1997 zurückgezogenen DIN 50320 wird Verschleiß als fortschreitender, mechanisch bedingter Materialverlust an der Oberfläche eines festen Körpers (Grundkörper) definiert, also als Massenverlust (Oberflächenabtrag) an einer Werkstoffoberfläche. Diese Definition greift jedoch zu kurz, da Verschleiß bereits dann vorliegt, wenn die Funktion des Bauteils beeinträchtigt ist.
Der Inhalt einer Verschleißanalyse umfasst mehrere Aspekte und Schritte:
- Makroskopische Analyse: Untersuchung des verschlissenen Bereichs bei niedriger Vergrößerung, um das Ausmaß und Muster des Verschleißes zu dokumentieren.
- Mikroskopische Analyse: Detaillierte Untersuchung der verschlissenen Oberflächen mit einem Lichtmikroskop oder einem Rasterelektronenmikroskop (REM), um Mikrostrukturen und Verschleißspuren zu analysieren.
- Materialanalyse: Chemische und physikalische Analyse des Materials, einschließlich Härte, Zähigkeit und Mikrostruktur, um festzustellen, ob Materialfehler den Verschleiß begünstigt haben.
- Oberflächenmessung: Messung der Oberflächenrauheit vor und nach dem Verschleiß, um Veränderungen in der Oberflächenstruktur zu quantifizieren.
- Verschleißidentifizierung: Bestimmung der spezifischen Verschleißmechanismen wie Abrasionsverschleiß, Adhäsionsverschleiß, tribochemischer Verschleiß, Korrosionsverschleiß, Ermüdungsverschleiß und Erosionsverschleiß.
- Berichterstellung: Zusammenfassung der Ergebnisse der Verschleißanalyse in einem umfassenden Bericht, der die festgestellten Ursachen und Mechanismen des Verschleißes dokumentiert und Empfehlungen enthält.