Das mechanische Verhalten metallischer Werkstoffe wird üblicherweise durch Spannungs-Dehnungs-Kurven aus Zugversuchen charakterisiert. Diese bilden die Grundlage für die Bestimmung wichtiger Materialparameter und die anschließende Vorhersage der Ermüdungslebensdauer. Allerdings erfordern diese Versuche eine aufwendige Probenpräparation, sind schwer zu automatisieren und oft nicht auf komplexe Geometrien oder lokal variierende Materialzustände anwendbar. Die Eindringprüfung in Kombination mit Finite-Elemente-Simulationen (FE-Simulationen) ermöglicht bereits die effizientere und lokalisierte Bestimmung von Zugeigenschaften, ihre Anwendung ist jedoch derzeit auf isotrope Werkstoffe beschränkt. Ziel dieses Projekts ist es, diesen Ansatz auf anisotrope metallische Werkstoffe auszuweiten und ein physikalisch fundiertes Rahmenwerk zu etablieren, das die aus der Eindringprüfung abgeleiteten Materialparameter mit der Modellierung der Ermüdungslebensdauer verknüpft. Zu diesem Zweck werden die richtungsabhängigen mechanischen Eigenschaften und mikrostrukturellen Merkmale dreier Werkstoffsysteme, stranggepresstes Aluminium, selektiv lasergeschmolzener Stahl und ein hochverformter Tiefziehstahl, untersucht und zur Entwicklung und Validierung eines Modells für die Ermüdungslebensdauer verwendet, das Anisotropie und kritische Defektgrößen berücksichtigt. Diese experimentell gewonnenen Modelle werden in einen FE-basierten digitalen Zwilling des Eindringprozesses integriert. Dadurch können Materialparameter identifiziert und lebensdauerrelevante Eigenschaften aus lokalen Eindringmessungen abgeschätzt werden. Das Projekt liefert eine Methodik zur Übertragung von Eindringdaten in modellbasierte Ermüdungsanalysen und bildet somit die Grundlage für automatisierte und ressourcenschonende Materialprüfungen anisotroper Werkstoffe.

Projektlaufzeit: 2025 bis 2027