Ein katastrophaler Versagen des Lenkermasts eines Elektrorollers während der Fahrt löste eine technische Untersuchung aus. Das Ziel war nicht nur, die Ursache zu ermitteln, sondern auch die Methodik der forensischen Ingenieuranalyse zu demonstrieren. Diese Fallstudie veranschaulicht, wie die Kombination von 3D-Digitalisierungstechnologien und Finite-Elemente-Analyse (FEA) es ermöglicht, die Grundursachen eines Bruchs zu entschlüsseln und über die bloße visuelle Beobachtung hinauszugehen.
Vom 3D-Scan zur FEA-Simulation: Rekonstruktion des Versagens 🔍
Der Prozess begann mit dem 3D-Scan der Bruchzone unter Verwendung eines GOM ATOS-Systems. Die erhaltene Punktwolke zeigte einen kritischen Fertigungsfehler: einen signifikanten Mangel an Einbrandtiefe in der Schweißnaht, was die effektive Verbindungsfläche drastisch reduzierte. Dieses digitalisierte Modell wurde in Autodesk ReCap und anschließend in SolidWorks Simulation importiert. Dort wurden realistische Biege- und Ermüdungslasten angewendet. Die FEA-Simulation bestätigte, dass das ursprüngliche Design in Kombination mit dem Schweißfehler eine extrem hohe Spannungskonzentration an einem unverstärkten Punkt erzeugte und genau den Ort des ermüdungsinduzierten Bruchbeginns vorhersagte.
Erkenntnisse und Versagensverhütung 💡
Diese Analyse zeigt, dass der Ausfall nicht zufällig war, sondern das vorhersehbare Ergebnis einer Schwachstelle im Design war, die durch eine unzureichende Qualitätskontrolle verschärft wurde. Die zentrale Lehre für Ingenieure und Hersteller ist klar: Ermüdungssimulationen sollten nicht nur das Idealdesign, sondern auch mögliche Fertigungsfehler berücksichtigen. Die Integration dieser Werkzeuge in den Entwicklungszyklus ermöglicht es, diese kritischen Punkte zu identifizieren und zu korrigieren, bevor sie den Endnutzer erreichen, wodurch Risiken vermieden und die strukturelle Zuverlässigkeit verbessert wird.
Wie kann man durch Ermüdungssimulation bestimmen, ob der Bruch des Lenkermasts eines Elektrorollers durch einen Fertigungsfehler, ein ungeeignetes Design oder eine Nutzung über den Spezifikationen hinaus verursacht wurde?
(PS: Die Materialermüdung ist wie deine nach 10 Stunden Simulation.)