Das Cetim ist führend bei Technologien, die die Grenzen der Fehleranalyse erweitern. Es sorgt für den Wissenstransfer aus der Grundlagenforschung in die Industrie und unterstützt innovative Start-ups beim Wachstum. Julien Delgado, Ingenieur für Fehleranalyse, gibt einen Überblick über die aktuellen Revolutionen und insbesondere über die von Tortoise entwickelte Technologie der statistischen Fraktografie.
Inwiefern war die Fehleranalyse schon immer mit der Wissenschaft und ihren Fortschritten verbunden?
Julien Delgado: In jedem wissenschaftlichen Ansatz spielen Erfahrung und Beobachtung eine wichtige Rolle. Das Gleiche gilt für die Fehleranalyse, deren Ziel es ist, beschädigte Teile durch die Sammlung von Hinweisen wie bei einer Autopsie „sprechen zu lassen”. Durch ihre praktische Arbeit haben die Experten dieses Fachgebiets neue Fehlermechanismen entdeckt, die von der Wissenschaft erklärt werden mussten.
Die Fehleranalyse hat auch von den Entdeckungen in der Materialwissenschaft profitiert und sich natürlich um die technologischen Fortschritte herum entwickelt, die diese Wissenschaft in den letzten 50 Jahren geprägt haben. Zu den technischen Entwicklungen, die die Fehleranalyse verändert haben, gehören in erster Linie die Metallographie und die Fraktographie. Letztere, bei der Informationen aus einer Bruchfläche gewonnen werden, hat sich mit dem Aufkommen des Rasterelektronenmikroskops (REM/SEM) als unverzichtbar etabliert.
Die Materialforschung liefert immer mehr skalierbare und multiphysikalische Charakterisierungs- und Modellierungsmethoden. Diese Methoden generieren neue quantitative Daten, die unweigerlich zu einer besseren Beherrschung und Vorhersage von Fehlern beitragen werden.
Welche neuen Technologien sind besonders
geeignet, um den aktuellen industriellen Herausforderungen zu begegnen?
J. D.: Die statistische Fractographie ist eine der technologischen Spitzeninnovationen, die die Diagnose von Bruchteilen revolutioniert. Diese Innovation wird von dem französischen Start-up Tortoise vorangetrieben, das seit 2017 vom Cetim unterstützt und begleitet wird. Ausgehend von der Bruchfläche eines Teils misst Tortoise die Brucheigenschaften des Materials, wie sie zum Zeitpunkt des Ausfalls vorlagen. Mit anderen Worten: Mit diesem Tool lässt sich anhand einer nur einen Quadratmillimeter großen Probe die mechanische Belastung ermitteln, der das Teil im Betrieb ausgesetzt war.
Es ist derzeit die einzige Technologie weltweit, die in der Lage ist, die lokale mechanische Beanspruchung bei allen Arten von Materialien zu messen. In Verbindung mit dem Fachwissen des Cetim können die gesammelten Daten dazu beitragen, die Schädlichkeit eines bei der Begutachtung eines gebrochenen Teils festgestellten Defekts zu bewerten. Außerdem lassen sich damit besser feststellen, ob es sich um ein Konstruktions- oder ein Anwendungsproblem handelt, und somit geeignetere Lösungen (Reparatur, Neukonstruktion usw.) finden.
Neben der Tortoise-Technologie gibt es weitere wichtige Innovationen in unserem Bereich, wie die Rückstreuelektronenbeugung (EBSD), die instrumentierte Eindrückprüfung, das Synchrotron und digitale Werkzeuge, darunter Techniken der künstlichen Intelligenz. Mit diesen verschiedenen Technologien nähern wir uns schrittweise der Schaffung eines echten digitalen Zwillings des Fehlers, der in die Schätzung der Restlebensdauer und die Überwachung der Anlage (SHM – Structural Health Monitoring) einfließen kann. Für Versicherungs- und Gerichtssachverständige liefern die neu gesammelten Daten auch Antworten auf Fragen zur Feststellung der Verantwortlichkeiten.
Welche Rolle spielen Ingenieure und
Wissenschaftler bei diesen technologischen Revolutionen?
J. D.: Es wird nie eine einzige Lösung geben, die alle industriellen Ausfälle abdeckt, und das Wissen wird sich ständig weiterentwickeln. Deshalb sind wir immer auf der Suche nach revolutionären Technologien für die Fehleranalyse. Wir beobachten den Markt dynamisch, identifizieren die vielversprechendsten Technologien und die besten Möglichkeiten, sie zu kombinieren. So können wir die Robustheit unserer Ansätze in einem globalen Toolkit verbessern und eine bessere Verbindung zum fehlerhaften System und seiner Umgebung herstellen.
Unsere Rolle in diesen technologischen Revolutionen besteht insbesondere darin, Innovationen anzuregen, indem wir Fragen in die akademische Welt einbringen. Wir hören auch den Akteuren zu, die etwas bewegen können, begleiten sie und helfen ihnen durch gezielte Unterstützung, ihre Lösungen schnell zu entwickeln. Wir verfügen über fundierte Kenntnisse der Branchen, Märkte und Kunden, die der Reifung von Start-ups zugutekommen können. Das Cetim ist daher dazu da, die Verbindungen zu stärken und den Transfer zwischen grundlegenden Forschungsfortschritten und konkreten Anforderungen sicherzustellen, um eine immer leistungsfähigere, verantwortungsbewusstere und widerstandsfähigere Industrie zu unterstützen.