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Am Dienstag den 26.01. sind wir nach Schulschluss per Zug nach Karlsruhe gefahren, anlässlich unserer Exkursion zur Karlsruher Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine.
Nachdem wir das Gelände der Uni betraten wurden wir von Hr. Doktor Volz begrüßt und in einen Hörsaal geführt in welchem er uns viele Details über das KIT erklärte. Zuerst erzählte er Allgemeine Informationen über die Universität und das Forschungslabor auf: Fläche, Mitarbeiter, Studenten etc.
Er berichtete ebenso von aktuellen Projekten und mit vom Forschungslabor geprüften Baustoffen erbaute Gebäude. Daraufhin nannte und erklärte er uns die 4 wichtigsten Materialprüfverfahren der Versuchsanstalt:

Den Zugversuch, den Kerbschlagbiegeversuch, die Makroschliffe und den Ultraschall Test.

Diese konnten wir bestaunen nachdem wir in 3 Gruppen eingeteilt wurden. Unsere Gruppe ging zuerst mit dem uns zugeteilten Mitarbeiter zu den Makroschliffen. In dem Zimmer wartete schon eine Experte auf uns mit einigen Beispielen, welche in einem Schrank aufbewahrt wurden. Er erklärte uns wie man einen solchen Test durchführt und mithilfe des Computers die Ergebnisse auswertet. Daraufhin gingen wir in das untere Stockwerk zu dem Zugversuch.
In dem Zimmer war eine relativ kleine Maschine in einem Kasten in welche man die Versuchsobjekte einfügen konnte um den Test auszuführen. Man zeigte uns an einem Desktop den Verlauf einer solchen Spannungs-Dehnungskurve, welche bei diesem Test entsteht und nannte drei Punkte auf welche man achten muss: das sog. Plateau, die Dehnfähigkeit und das Zusammenschnüren. Nach diesem spannenden Test wurde das Objekt aus der Vorrichtung genommen und man fühlte, dass es sich erhitzt hatte. Als nächstes gingen wir zum Kerbschlagbiegeversuch. Auf dem Weg kamen wir an einer riesigen Maschine vorbei, welche man auch für Zugtests benutzen konnte.

Der Kerbschlagbiegeversuch fand draußen in einer kleinen Halle statt. Dort befand sich ein Kasten in dem sich ein Hammer befand, welcher auf die Versuchsobjekte knallte. Anhand der Bruchstelle konnte man ablesen wie spröde das Objekt war. Nachdem alle diesen Versuch bestaunt hatten ging es auf in den Maschinenraum. Wir gingen zurück in das Gebäude über die eisglatte Straße und stiegen eine Treppe herab. Unten angekommen trafen wir auf Chemiker, welcher für die hochgiftigen Chemikalien verantwortlich war. Daraufhin traten wir durch eine schalldichte Tür, hinter jener die wichtigen Schalltest durchgeführt werden. Man durfte diesen Raum nicht länger als 20 Minuten betreten, da es sonst zu Hörschäden führen konnte. Am Ende des Ganges angelangt traten wir durch noch eine Tür um den letzten Versuch zu bestaunen in welchem Bleche getestet werden. Am Ende angelangt gingen wir wieder durch den Schallraum, vorbei an dem Chemiker, stiegen die Treppe hinauf und gingen zur Tür. Man verabschiedete uns mit den Worten: „Ich möchte in ein paar Jahren mindestens ein Fünftel von euch hier wieder sehen!“

Erklärung der 3 verschiedenen Materialprüfungsverfahren:

Bei unserem Laborgang durch die Versuchsanstalt konnten wir einen einmaligen Blick auf die Arbeit und Techniken der KIT-Leute werfen. In diesem Abschnitt unseres Protokolls wollen auf einen genauen Blick auf die 3 folgenden Techniken werfen:

Zugversuch ; Kerbschlagversuch ; Makro- und Mikroschliffe

3.1  Zugversuch :
Vorweg der Zugversuch ist der wichtigste Versuch um die verschieden Werkstoffe zu prüfen.
Aus dem Zugversuch erschließt man die Festigkeits- und Verformungseigenschaften von Werkstoffen anhand von Probekörpern die wichtig für eine sichere Dimensionierung von Bauteilen sind. Die Geometrie des Probekörpers sowie Durchführung und Auswertung des Zugversuchs werden durch Vorschriften geregelt.
Nun zum eigentlichen Ablauf des Zugversuches.
Beim Zugversuch wird mit geeigneten Prüfmaschinen eine ansteigende Kraft (F) auf einen zu prüfenden Probekörper(Querschnitt mit 10mm Länge) aufgebracht. Die anschließende Dehnung des Probekörpers wird dabei gemessen. Als Ergebnis hat man nun eine Verformungskurve des geprüften Werkstoffs in Abhängigkeit von der angebrachten Kraft. Dieses sog.  Spannungsdiagramm liefert alle wichtigen Eigenschaften des Werkstoffes, man muss sie nur noch ablesen.

Hierbei geht es um die drei folgenden Werte:

1. Plateau
2. Dehnfähigkeit
3. Elastizität

Für die meisten Zugversuche benutzen die Prüfer meist runde und flache Probekörper. Die Probekörper werden während des Versuchs in der Regel bis zum Bruch mit Zugkraft belastet!

3.2 Kerbschlagbiegeversuch :
Der Kerbschlagbiegeversuch wird dazu angewendet um die Zähigkeit eines Werkstoffes zu bestimmen.
Während der Materialprüfung bzw. des Versuches schlägt ein Pendelhammer, der auf der Rückseite mit einer Kerbe versehen wurde, auf einen Probekörper und zerschlägt ihn dabei.Diesen Versuch wiederholt man zusätzlich bei verschiedenen Temperaturen.Im Moment indem der Hammer auf den Probekörper trifft wird ein Teil der Energie (durch die Bewegung des Hammers) durch den Probekörper „absorbiert“, genauer durch seine Verformung. Die Anzahl der absorbierten Energie steht in Abhängigkeit zur Temperatur und dem geprüften Material. Je mehr Energie beim Aufschlag absorbiert wird, desto weniger hoch schwingt der Hammer zurück. Anhand dieser Höhe kann der zuständige Fachmann das Verformungsverhalten des Werkstoffes unter verschiedenen Bedingungen bestimmen.

3.3 Makro- und Mikroschliffe :
Nun zur letzten Materialprüfung die wir näher beschreiben wollen.
Mit Makro- und Mikroschliffen prüft man z.B. fehlerhafte Stellen in einer Schweißnaht oder Risse eines Werkstoffes indem diese sichtbar gemacht werden. Für den Versuch werden durch den zu prüfenden Werkstoff Schnitte angelegt, die anschließend in Kunstharze eingebettet, fein geschliffen und poliert werden. Mit einem Gemisch aus 10% Salpetersäure
und Alkohol ätz man die geschliffene Stelle  Die Schweißnähte werden sichtbar!
Dieser Test wird für die vorgegebene Norm ausgeführt. Man schließlich das sich der Stahl im fertigen Bauwerk vorerst verbiegt damit man merkt das etwas passiert, es dürfen keine Risse entstehen! Deshalb wird sehr viel Wert auf das Schweißen von Stahl und die Materialprüfung gelegt!
Nun zum Unterschied zwischen Makro- und Mikroschliff:
Von einem Mikroschliff spricht man wenn die Schweißnähte/Risse des Probekörpers mit dem bloßen Auge oder bei geringer Vergrößerung erkennen kann.
Bei einem Mikroschliff wird die Auswertung mit einer hohen Vergrößerung(100-1000) vorgenommen. Mit solch einer Vergrößerung kann der Gefügeaufbau eines Werkstoffes sichtbar gemacht werden.

Die Exkursion wurde sehr Interessant gestaltet (Laborgang) und die beteiligten Mitarbeiter waren sehr nett und konnten alles was wir sahen gut erklären.
Wir bedanken uns hiermit nochmals bei Herrn Doktor Diplom-Ingenieur Volz für die Möglichkeit die Uni Karlsruhe zu besuchen und für die gute Organisation.
Vielleicht trifft man sich in ein paar Jahren wieder…

Vielen Dank das ihr Euch Zeit genommen habt dieses Protokoll zu unserer Exkursion zu lesen! Wir hoffen es war Informativ und Interessant!

Max Kühn und Thomas Vanghele, 8b
 

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