FAQ – Schadensanalysen am Fraunhofer IWM

Was wir analysieren

1. Welche Arten von Schadensfällen untersuchen Sie?

Das Fraunhofer IWM analysiert Schäden an metallischen, polymeren, keramischen und Verbundwerkstoffen und Gläsern – vom Einzelbauteil bis zu komplexen Systemen. Typische Schadensfälle sind:

• Brüche und Risse – Sprödbruch, Schwingbruch, Ermüdungsbruch, Zeitstandschädigung
• Plastische Verformung und Verzug – Überlastversagen, Kriechschäden
• Korrosions- und Oberflächenschäden – Lochfraß, Spannungsrisskorrosion, interkristalline Korrosion, Beschichtungsablösungen
• Verschleiß- und Reibungsschäden – Abrasion, Adhäsion, Erosion, Tribo-Oxidation
• Fertigungs- und Materialfehler – Lunker, Porositäten, Schweißnahtfehler, Delaminationen, Wärmebehandlungsfehler

Wir bieten von dringenden Schadensfalluntersuchung und Beratung bis hin zur werkstoffexperimentellen Analyse mit numerischer Simulation eine große Bandbreite an Leistungen an. Bei Bedarf werden Schadensursachen werden experimentell bestimmt und rechnerisch belegt; künftige Belastungsgrenzen können quantifiziert werden.

2. Für welche Branchen bieten Sie Schadensanalysen an?

Das Fraunhofer IWM unterstützt Unternehmen u. a. aus folgenden Branchen:

Anfragen aus weiteren Branchen sind jederzeit willkommen. Wir prüfen offen, ob und wie wir helfen können.

3. Was ist das Ziel einer Schadensanalyse?

Im Mittelpunkt steht die Identifikation der primären Schadensursache(n) und der maßgeblichen Einflussfaktoren. Das Fraunhofer IWM unterstützt Sie darauf aufbauend bei:

• der Vermeidung zukünftiger Schäden und Reduktion von Reklamationskosten,
• der Optimierung von Konstruktion, Werkstoffauswahl und Fertigungsprozessen,
• der Bewertung von Risiken – Restlebensdauer, Sicherheitsreserven, Weiterbetriebsbedingungen,
• der Klärung von Haftungs- und Reklamationsfragen gegenüber Lieferanten, Kunden oder Versicherungen,
• der Verbesserung von Prüfstrategien und Qualitätskonzepten.

Schadensanalyse ist für uns kein Endpunkt, sondern möglicher Ausgangspunkt für nachhaltige Produkt- und Prozessverbesserungen.

Vorbereitung und Ablauf

4. Wie läuft eine Schadensanalyse typischerweise ab?

Der Ablauf gliedert sich in der Regel in sechs Schritte:

1.      Erstgespräch & Fallerfassung – Beschreibung des Schadensereignisses, Bauteile, Einsatzbedingungen, Ziele; NDA-Abschluss auf Wunsch bereits vorab.

2.      Häufig startet die Untersuchung mit dem Zusenden exemplarischer Schadensteile zur Einschätzung des Schadens und als Basis für einen ersten Untersuchungsschritt

3.      Sichtprüfung & Dokumentation – Fotodokumentation, Schadensbild­beschreibung, erste Hypothesen.

4.      Untersuchungsstrategie – Auswahl geeigneter Prüf- und Analysemethoden; ggf. Versuchskonzepte und Simulationsansätze.

5.      Durchführung der Untersuchungen – werkstofftechnische, mechanische, korrosive und ggf. numerische Analysen aus einer Hand.

6.      Bewertung & Interpretation – Ableitung der Schadensursache(n), Quantifizierung relevanter Einflussfaktoren.

7.      Handlungsempfehlungen – mit konkreten Maßnahmen.

8.      Optionales Gutachten – wissenschaftlich fundiertes Gutachten

Auf Wunsch sind Zwischenbesprechungen und Statusupdates an definierten Meilensteinen möglich.

5. Welche Informationen benötigen Sie von uns für eine aussagekräftige Analyse?

Folgende Informationen sind besonders wertvoll:

• Schadensbeschreibung – Zeitpunkt, Betriebszustand, Häufigkeit, Umgebung
• Fotos des Bauteils und der Schadensstelle (möglichst vor jeder Weiterbehandlung)
• Konstruktionszeichnungen, Spezifikationen, Werkstoffangaben, Toleranzen
• Fertigungs- und Behandlungshistorie – Wärmebehandlung, Oberflächenbehandlung, Schweißverfahren
• Einsatzhistorie – Belastungsprofil, Betriebsdauer, Medien, Temperaturen
• Bauteile – beschädigte Teile sowie möglichst ein unbeschädigtes Referenzteil
• Bisherige eigene Untersuchungen oder Vermutungen

Je vollständiger Ihre Angaben, desto effizienter die Analyse. Was fehlt, klären wir gemeinsam im Erstgespräch.

6. Dürfen wir das Bauteil vorab reinigen, zerlegen oder weiter untersuchen?

Bitte nicht – zumindest nicht ohne Rücksprache. Beschädigte Bauteile sollten im ursprünglichen Zustand belassen werden. Reinigung, Zerlegung oder Weiterbearbeitung können wichtige Spuren – Anlauffarben, Ablagerungen, Bruchflächen, Oxidationszonen – unwiederbringlich zerstören.

Kontaktieren Sie uns vor jedem weiteren Schritt. Wir klären gemeinsam:

• Wie das Bauteil zu dokumentieren und zu sichern ist,
• ob und in welchem Umfang eine Zerlegung möglich ist,
• wie es fachgerecht zu verpacken und zu transportieren ist,
• welche Fotos und Begleitinformationen Sie vorab einschicken sollten.

Im Zweifelsfall gilt: Nur fotografieren – nichts anfassen.

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Methoden und Leistungstiefe

7. Welche Untersuchungsmethoden kommen zum Einsatz?

Das Fraunhofer IWM verfügt über ein breites Spektrum moderner Prüf- und Analysemethoden:

Mikroskopie & Gefügeanalytik

• Lichtmikroskopie (LM), konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie
• Rasterelektronenmikroskopie (REM/SEM) inkl. EDX- und EBSD-Analyse
• Metallographie, Schliffpräparation, Gefügebewertung
• Härtemessungen (Vickers, Rockwell und Brinell)
• Fraktographie (Bruchflächenanalyse)

Optische Oberflächenkontur- und strukturanalyse, Oberflächenanalytik

• Scratchtester (Schichthaftungstest)
• Rauheits- und Topographiemessung (AFM, Weißlichtinterferometrie (Bruchflächenanalyse)
• Konfokales Oberflächen….
• Fokusvariation

Chemische & strukturelle Analytik

• Röntgendiffraktometrie (XRD) zur Phasen- und Eigenspannungsanalyse
• EDX zur Elementanalytik, chemische Analytik zur Kontaminationsbestimmung
• FTIR- und Ramanspektroskopie
• XPS-Analyse

Mechanische Prüfungen

• Zug, Druck, Biegung, Härte (Vickers, Rockwell, Nano-/Mikrohärte)
• Ermüdungs- und Zeitstandversuche, thermomechanische Prüfungen
• Bruchmechanische Prüfungen (K_Ic, Rissausbreitungsversuche)

Tribologie

• Pin-on-Disk, Schwingverschleiß, Reibungs- und Verschleißmessung

Korrosions- & Umweltprüfungen

• Salzsprühnebel, Klimawechsel, Medienexposition
• Elektrochemische Methoden (Potentiodynamik, EIS)

Numerische Simulation

• FEM – Spannungs-, Deformations- und Lebensdaueranalysen
• Bruchmechanische Simulation, Rissausbreitungsmodellierung
• Molekulardynamik (MD) und multiskalige Modellierungsansätze

Die Methoden werden stets fall- und zielorientiert ausgewählt – kombiniert aus Experiment und Simulation.

8. Unterstützen Sie uns auch bei Lebensdauerabschätzung und Zuverlässigkeitsbewertung?

Ja. Schadensanalyse und Lebensdauerkonzept gehören am Fraunhofer IWM zusammen. Wir unterstützen Sie:

• bei der Restlebensdauerabschätzung rissbehafteter oder beschädigter Komponenten (bruchmechanische Ansätze nach LEFM/EPFM),
• bei der Auslegung von Prüfprogrammen zur Lebensdauer- und Zuverlässigkeitsbewertung,
• bei der Erstellung von Wöhlerlinien und Lastkollektiven sowie deren Interpretation,
• bei der Übertragung von Versuchsergebnissen auf reale Einsatzbedingungen und Sicherheitsnachweise,
• bei der Ableitung von Sicherheitsreserven für Weiterbetriebsentscheidungen.

So entsteht aus einem einzelnen Schadensfall ein umfassendes Zuverlässigkeits- und Lebensdauerkonzept.

9. Unterstützen Sie auch bei der Umsetzung der abgeleiteten Maßnahmen?

Ja. Auf Wunsch begleitet Sie das Fraunhofer IWM über die Ursachenanalyse hinaus:

• Beratung – Einbringen der werkstoffmechanischen Expertise
• Systemanalyse durchführen und Beanspruchungsgrenzen definieren
• Konstruktive Optimierung – Geometrien, Kerben, Wandstärken, Fügestellen
• Werkstoffauswahl & -qualifizierung – Vergleich und Validierung von Alternativen
• Prozessoptimierung – Fertigung, Wärmebehandlung, Oberflächenbehandlung
• Anpassung von Prüf- und Qualitätsstrategien – Prüfplanentwicklung, Fehlererkennungsgrenzen
• Validierungs- und Nachweisversuche – Bestätigung der Wirksamkeit eingeleiteter Maßnahmen
• Erarbeitung von praktikablen Abhilfemaßnahmen in enger Zusammenarbeit mit Kunden und Begleitung der individuellen Umsetzung.

Wir begleiten Sie auf Wunsch vom ersten Schadensbefund bis zur verifizierten Umsetzung.

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Kosten, Dauer und Dringlichkeit

10. Wie werden Kosten und Bearbeitungsdauer bestimmt?

Kosten und Dauer hängen ab von:

• der Komplexität des Schadensfalls und der Anzahl der zu untersuchenden Bauteile,
• dem Methodeneinsatz – Screening vs. vertiefte Laboranalyse vs. Simulation,
• dem Bedarf an ergänzenden Versuchen oder bei Bedarf Simulationsaufwand

Typischer Ablauf:

1.      Erste kostenlose Einschätzung anhand Ihrer Unterlagen (Fotos, Beschreibung, Zeichnungen, bereitgestelltes Schadensteil)

2.      Angebot mit Vorgehensbeschreibung, Zeitplanung und transparenter Aufwandsschätzung

3.      Optional: abgestufte Vorgehensweise – z. B. Basis-Screening → gezielte Vertiefungsanalyse

Dringliche Fragestellungen können in wenigen Tagen beantwortet werden. Umfangreichere, komplexe Fragestellungen zur Schadensbehebung ggf. inkl. Versuchsprogrammen liegen im Bereich von Wochen bis Monaten.

11. Können Sie auch kurzfristig bei akuten Schadensfällen unterstützen?

Ja. Bei dringenden Fällen – Produktionsstillstand, Rückruf, sicherheitsrelevante Ausfälle – prüfen wir eine priorisierte Bearbeitung. Wir klären gemeinsam:

• Dringlichkeit, Risiken und Entscheidungsfristen,
• notwendigen Mindestumfang für kurzfristige Handlungssicherheit (orientierende Schnellanalyse),
• Zeitplan für eine ggf. anschließende Vertiefungsanalyse.

Bei akuten Fällen: Bitte direkt telefonisch Kontakt aufnehmen. Freiburg: +49 761 5142-0, info@iwm.fraunhofer.de

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Ergebnisse und Berichte

12. Welche Berichte und Gutachten erhalten wir?

Das Fraunhofer IWM erstellt technisch-wissenschaftliche Berichte, die folgende Elemente enthalten:

• Beschreibung des Schadensfalls und der Untersuchungsstrategie
• Dokumentation aller Analysen (Bilder, Messdaten, Auswertungen)
• Interpretation und Bewertung der Ergebnisse
• Ableitung der Schadensursache(n) und Einflussfaktoren
• Konkrete Handlungsempfehlungen

Standardmäßig auf Deutsch; auf Wunsch auch auf Englisch. Auf Anfrage können Berichte auch für Nicht-Spezialisten aufbereitet werden – z. B. für Management-Entscheidungen oder Lieferantengespräche.

13. Erstellen Sie rechtsverwertbare Gutachten?

Wir erstellen technisch-wissenschaftliche Gutachten, die als fundierte Grundlage dienen für:

• Interne Entscheidungen und Management-Kommunikation
• Lieferanten- und Kundenreklamationen
• Versicherungs- und Haftungsklärungen
• Fachliche Basis in strittigen oder juristisch relevanten Verfahren

Die rechtliche Verwertbarkeit im konkreten Verfahren klären wir gerne gemeinsam mit Ihnen und Ihren juristischen Beratern. Als wissenschaftlich unabhängige Institution bietet das Fraunhofer IWM dabei besondere Glaubwürdigkeit in strittigen Situationen. Bei Bedarf bekommen Sie ein Gutachten eines öffentlich bestellten und vereidigten Sachverständigen für metallische Werkstoffe und Ingenieurkeramik.

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KMU und Kooperationen

14. Können auch kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) Ihre Leistungen in Anspruch nehmen?

Ausdrücklich ja. Viele KMU verfügen über keine eigene werkstofftechnische Infrastruktur – genau hier setzt das Fraunhofer IWM an. Wir bieten:

• Modulare Leistungsbausteine, skalierbar nach Fragestellung und Budget,
• Niedrigschwellige Erstbewertung auf Basis von Fotos und kurzer Beschreibung – kein Fachvorwissen erforderlich,
• Kommunikationshilfe gegenüber Lieferanten, Kunden und Versicherungen,
• Einzelne Teilleistungen – mechanische Prüfungen, Metallographie, Simulation oder Korrosionstests können auch isoliert beauftragt werden.

Für eine erste Einschätzung genügen oft Fotos und wenige Sätze zur Situation.

15. Welche kostengünstigen Einstiegsvarianten bieten Sie für KMU an?

Wir bieten abgestufte Arbeitspakete, die auch mit begrenztem Budget fundierte Ergebnisse ermöglichen:

16. Bieten Sie auch Rahmenvereinbarungen und längerfristige Kooperationen an?

Ja. Für Unternehmen mit wiederkehrendem Analysebedarf bieten wir:

• Rahmenverträge mit definierten Reaktionszeiten und standardisierten Abläufen,
• Feste Ansprechpartner für einen effizienten, routinierten Austausch, Beratungsleistung
• Forschungskooperationen – wenn aus einem Schadensfall eine übergeordnete Fragestellung entsteht, kann diese bilateral oder über geförderte Projekte (wie BMBF, EU) weiterverfolgt werden,
• Gemeinsame Schulungen zur nachhaltigen Stärkung interner Kompetenzen.

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Warum Fraunhofer IWM?

17. Welche Vorteile bietet die Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IWM gegenüber einem Ingenieurbüro oder Prüflabor?

Im Detail:

1.      Wissenschaftliche Tiefe & aktuelle Methoden – Das Fraunhofer IWM forscht kontinuierlich an Versagens- und Werkstoffmechanismen. Neueste Erkenntnisse fließen direkt in Ihre Analyse ein – besonders wertvoll bei neuartigen Werkstoffen, komplexen Betriebsbedingungen und sicherheitsrelevanten Anwendungen (z. B. Medizintechnik, Luftfahrt).

2.      Einzigartige Kombination: Experiment + Simulation – Schadensursachen werden experimentell und bei Bedarf auch rechnerisch verifiziert; Weitergehende Fragestellungen und Lösungsansätze können experimentell und mit Simulation unterstützt bewertet werden.

3.      Breite Infrastruktur aus einer Hand – Von Gefügebewertung, über REM-Analyse und bruchmechanische Modell- und Bauteilprüfungen bis zur FEM-Simulation und über alle Skalen (vom Atom bis zum Bauteil) – alles unter einem Dach.

4.      Wissenschaftliche Unabhängigkeit – Das Fraunhofer IWM ist produkt- und anbieterneutral. Besonders wichtig, wenn mehrere Parteien beteiligt sind oder Gutachten als Grundlage in strittigen Fällen dienen sollen.

5.      Fraunhofer-Netzwerk – Bei Bedarf binden wir komplementäre Kompetenzen ein. Wir  haben enge Kontakte, die wir bei Bedarf und nach Rücksprache auch kurzfristig aktivieren können.

6.      Von der Analyse zur Verbesserung – Ein Schadensfall wird zum Impuls für nachhaltige Produkt- und Prozessoptimierung. Hier stehen wir gerne als kompetenter Partner für Entwicklungsprozesse über den konkreten Schadensfall hinaus zur Verfügung.

7.      Vertraulichkeit – Ihre Anfrage bis hin zur fertigen Lösung werden bei uns selbstverständlich völlig vertraulich behandelt. Bei Bedarf schließen wir gerne eine gegenseitige Geheimhaltungsvereinbarung ab.

Sie haben Ergebnisse vorliegen und haben noch offenen Fragen, brauchen Lösungen, wollen Lösungswege evaluieren oder benötigen werkstofftechnische Beratung. Hier unterstützten wir gerne mit unserer Expertise und unserer werkstoff- und prüftechnischen Erfahrung.

18. Können Sie Beispiele nennen, wie eine Schadensanalyse zu konkreten Verbesserungen geführt hat?

Beispiel 1 – Bruch einer Antriebswelle (Maschinenbau)  
Schadensanalyse → Schwingermüdung durch ungünstige Kerbgeometrie und fehlerhafte Wärmebehandlung → Geometrieoptimierung und angepasste Wärmebehandlungsparameter → Ausfallrate signifikant reduziert, Lebensdauer deutlich verlängert.

Beispiel 2 – Korrosionsschäden an Rohrleitungssystem (Prozessindustrie)  
Schadensanalyse → Nachweis von Spannungsrisskorrosion unter spezifischen Medienbedingungen → Werkstoffwechsel und Anpassung der Betriebsbedingungen → Stillstandzeiten stark reduziert, Folgeschäden vermieden.

Beispiel 3 – Rissbildung in medizintechnischer Komponente (Medizintechnik)  
Schadensanalyse → kombinierter Effekt aus fertigungsinduzierten Eigenspannungen und zyklischer Belastung → Fertigungsoptimierung und zusätzliche Zwischenprüfung → erhöhte Zuverlässigkeit und Unterstützung der regulatorischen Dokumentation (MDR).

Beispiel 4 - Schmierstoffdegradation im Kleingetriebe (Automobil) 
Schadensanalyse → Nachweis von Veränderungen im eingesetzten Schmierstoff → Schmierstoffwechsel und Vermeidung von Kontaminationen → Lebensdauer und Zuverlässigkeit erhöht.

Beispiel 5 – Undichtigkeit in einer Rohrleitung (Verfahrenstechnik) 
Schadensanalyse → Spannungsrisskorrosion durch aggressive Medien und mechanische Spannungen → Materialwechsel auf korrosionsbeständige Legierung und Optimierung der Rohrführung → Ausfallzeiten und Reparaturkosten drastisch gesenkt.

Beispiel 6 – Schwingungsbruch in einem Pumpengehäuse (Chemieapparatebau) 
Schadensanalyse → Resonanzschwingungen durch unzureichende Dämpfung und strömungsinduzierte Kräfte → Strukturmodifikation zur Vermeidung kritischer Eigenfrequenzen und Einbau von Schwingungsdämpfern → Betriebssicherheit deutlich erhöht.

Beispiel 7 – Rissbildung in einer Gasturbinenschaufel (Energietechnik) 
Schadensanalyse → Thermische Ermüdung durch zyklische Hochtemperaturbelastung und oxidationsbedingte Werkstoffdegradation → Optimierung der Kühlkanalgeometrie und Einsatz oxidationbeständiger Wärmedämmschichten → Betriebstemperatur sicher reduziert & Wartungsintervalle verlängert.

Beispiel 8 – Rissbildung in einem Druckbehälter (Verfahrenstechnik) 
Schadensanalyse → Wasserstoffversprödung unter Hochdruck-Wasserstoffatmosphäre → Verwendung von hydrogenresistenten Stählen und optimierte Schweißnahtnachbehandlung → Sicherheitsreserve deutlich erhöht.

Beispiel 9 – Ausfall eines Kugellagers im Getriebe (Fahrzeugtechnik) 
Schadensanalyse → Fresserscheinungen durch Mischreibung und unzureichende Ölversorgung → Optimierung der Schmierstoffviskosität und Oberflächenbehandlung der Laufflächen → Lebensdauer deutlich erhöht.

Beispiel 10 – Bruch einer Pleuelstange (Fahrzeugtechnik) 
Schadensanalyse → Hohe zyklische Biegebelastungen und Werkstoffinhomogenitäten → Optimierung der Schmiedeprozessführung und Ultraschallprüfung der Rohlinge → Ausfallrisiko minimiert.

Eine sorgfältige Schadensanalyse zahlt sich im Verhältnis zu den Folgekosten eines ungelösten Problems in der Regel vielfach aus.

19. Kooperiert das Fraunhofer IWM auch mit anderen Forschungsinstituten?

Wir sind bestens Fraunhofer weit vernetzt und kooperieren mit Universitäten, Hochschulen und außeruniversitären Forschungseinrichtungen.

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Wissen und Weiterbildung

20. Bieten Sie Schulungen oder Workshops zum Thema Schadensfälle an?

Ja. Auf Wunsch bietet das Fraunhofer IWM kundenspezifische Schulungs- und Workshopformate zu Schadensfällen und folgenden Themen wie:

• Typische Schadensmechanismen in Metallen, Polymeren, Verbundwerkstoffen und Gläsern und Keramiken
• Reibung und Verschleiß, Tribologie in der Anwendung
• Werkstoff- und belastungsgerechte Bauteilauslegung
• Interpretation von Schadensanalysen und Gutachten im eigenen Unternehmen
• Systematische Fehlervermeidung (Lessons Learned, Root-Cause-Analysen)
• Aufbau interner Prozesse zur Schadensdokumentation und -auswertung

Die Schulungen und Workshops führen wir gerne inhouse zu Ihren spezifischen Themen durch

Formate reichen von kurzen Fachvorträgen (2–4 Stunden) bis zu mehrtägigen praxisorientierten Seminaren. Inhalte werden auf Ihre Branche, Ihr Produktspektrum und das Vorwissen Ihrer Mitarbeitenden abgestimmt.

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Kontakt

Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM

Wöhlerstraße 11 | 79108 Freiburg i. Br. Telefon: +49 761 5142-0 | Telefax: +49 761 5142-510

E-Mail: info@iwm.fraunhofer.de Web: www.iwm.fraunhofer.de (http://www.iwm.fraunhofer.de/)

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