Der Bruch einer Seilbahn-Riemenscheibenachse hätte eine Katastrophe sein können. Die forensische Analyse mittels 3D-Scan ergab, dass der Bruch kein Zufallsunfall war, sondern die direkte Folge einer vorherigen mangelhaften Reparatur. Der Einsatz von Artec Space Spider und Ansys Mechanical ermöglichte es den Ingenieuren aufzudecken, wie eine Veränderung der Mikrostruktur des Stahls den genauen Punkt des Ermüdungsbruchs schuf.
Forensischer Workflow: vom Scan zur Finite-Elemente-Simulation 🔍
Der Prozess begann mit der Digitalisierung der Bruchfläche mittels des Scanners Artec Space Spider, der die Geometrie mit submillimetergenauer Präzision erfasste. Dieses Modell wurde in GOM Inspect importiert, um die Teile auszurichten und plastische Verformungen zu erkennen. Anschließend wurde das Netz an Ansys Mechanical übertragen, wo die Betriebslasten der Seilbahn aufgebracht wurden. Die Finite-Elemente-Simulation (FEM) zeigte, dass im Bereich der schlecht ausgeführten Reparatur die von-Mises-Vergleichsspannungen die Streckgrenze des Grundmaterials um 340 % überstiegen. Die mikrostrukturelle Analyse bestätigte, dass die während der Reparatur zugeführte Wärme den Perlit des Stahls in spröden Martensit umgewandelt hatte, wodurch ein tödlicher Spannungskonzentrator entstand.
Ermüdungslehren: Die Mikrostruktur verzeiht nicht ⚙️
Dieser Fall zeigt, dass die Materialermüdung nicht nur von der zyklischen Belastung abhängt, sondern von der thermomechanischen Vorgeschichte des Bauteils. Eine Reparatur ohne Temperaturkontrolle oder ohne anschließende geeignete Wärmebehandlung kann die Ermüdungsfestigkeit jedes Stahls zunichtemachen. Der 3D-Scan und die Simulation identifizieren nicht nur den Schuldigen, sondern ermöglichen die Festlegung neuer zerstörungsfreier Prüfprotokolle, um zu verhindern, dass eine schlecht ausgeführte Reparatur zu einem Todesurteil für die Struktur wird.
Wie der forensische 3D-Scan zwischen einem natürlichen Materialermüdungsbruch und einem durch Mängel einer vorherigen Reparatur verursachten Bruch an einer Seilbahn-Riemenscheibenachse unterscheiden kann
(PS: Materialermüdung ist wie deine nach 10 Stunden Simulation.)