02 Sep. Metallografie als Erweiterung des mobilen StIM-Verfahrens

Posted at 14:05h in Mikroanalytik, News, Stahl by Christine

EU-Förderung

Metallografie als Erweiterung des mobilen StIM-Verfahrens

Die IWT-Solutions AG hat im Rahmen des Interreg-Programms Key 2 Circularity eine Förderung für die Entwicklung eines mobilen Mikroskop erhalten. Es soll das bestehende StIM-Verfahren um die Untersuchung der Mikrostruktur historischer Stahlbauteile vor Ort ergänzen. Ziel der Förderung ist es, nachhaltige Strategien wie Retrofit, Reuse und Repair von Altstahl zu stärken. Für Beratungskunden bedeutet das verlässlichere Entscheidungsgrundlagen vor Ort: schneller, zerstörungsärmer, da an der gleichen Messstelle mit verschiedenen Verfahren und ohne den Aufwand einer Probennahme zur Laboranalyse gearbeitet werden kann.

Team vor Ort

Mikrostruktur direkt am Bauteil erkennen

Seit einigen Jahren setzt IWT Solutions AG die optische Emissionsspektroskopie (OES) ein, um die chemische Zusammensetzung historischer Stähle direkt vor Ort zerstörungsfrei zu bestimmen. Diese Methode ist Teil des firmeneigenen Prüfverfahrens StIM (Steel Identification Modulus) und hat sich in der Praxis vielfach bewährt.

Das seit Mai 2026 im Rahmen von Key 2 Circularity geförderte Projekt soll nun einen weiteren Baustein mobiler und zerstörungsarmer Vor-Ort-Analyse liefern. Mit einem mobilen Mikroskop, das an einem Gelenkarm befestigt und direkt am Bauteil eingesetzt wird, wird sich künftig die Gefügestruktur von Stahl vor Ort verlässlich untersuchen lassen: Korngröße, Phasenverteilung, Einschlüsse und mögliche Inhomogenitäten sollen so sichtbar werden, ohne dass eine Probe ins Labor geschickt werden muss.

„Damit lassen sich OES-Messungen gezielter einordnen“, erläutert Dr. Benedikt Döbereiner. „Wenn etwa unklar ist, ob eine gemessene Stelle für das gesamte Bauteil repräsentativ ist, kann die Gefüge-Aufnahme zeigen, ob die Annahme zutrifft oder ob nachjustiert werden muss.“

„Ein zu entwickelnder Baustein der Methode ist ein angepasstes Kalottenschliff-Verfahren, mit dem sich auch tiefer liegende Materialschichten zerstörungsarm untersuchen lassen.“ erläutert Dr. Julius Langeberg. Das ist insbesondere dort wichtig, wo die Oberfläche eines Bauteils nicht dem Zustand im Materialkern entspricht, etwa bei gegossenen Bauteilen wie Brückenlagern.

Drei Anwendungsfelder: Reuse, Retrofit, Repair

Die neue Methode wird für drei miteinander verwandte Anwendungsfälle aus der Bestandspraxis relevant werden:

Reuse (Wiederverwendung): Bevor ein Stahlträger aus einem Bestandsbauwerk an anderer Stelle wieder eingebaut werden kann, muss seine Materialqualität verlässlich bekannt sein. Die mobile Gefügeanalyse kann dafür künftig zusätzliche, vor Ort erhobene Information liefern. Diese zusätzlichen Informationen sind für modernere Stähle ab ca. 1970 notwendig, da sich diese nicht zwingende allein anhand der chemischen Zusammensetzung unterscheiden lassen.
Retrofit (Ertüchtigung): Brückenlager können in der Regel nicht mit klassischen, zerstörenden Verfahren wie einer Bohrkernentnahme untersucht werden, ohne sie nachhaltig zu beschädigen. Die optische Metallografie soll eine zerstörungsarme Bewertung ermöglichen. Idealerweise führt dies zur Verlängerung der Einsatzdauer vorhandener Bauteile, statt sie zu erneuern.
Repair (Reparatur): Bei Reparaturschweißungen an historischem Stahl kann künftig die Wärmeeinflusszone direkt am Bauteil ohne Materialentnahme untersucht werden, etwa um eine ungewollte Aufhärtung auszuschließen.

Bedeutung der Kreislaufwirtschaft nimmt zu

Gefördert wird das Projekt durch das Interreg-Programm Key 2 Circularity. Dabei handelt es sich um eine EU-Förderung, die gezielt die Kreislaufwirtschaft in der Rhein-Maas Region (Deutschland, Belgien, Niederlande) unterstützt. Im Mittelpunkt steht dabei die Ertüchtigung der Kreislaufwirtschaft hin zu höherwertigen Methoden, als dem Recycling. Reparatur (Repair), Ertüchtigung (Retrofit) und Wiederverwendung (Reuse) sparen dabei durch die direkte Weiterverwendung von Produkten Energie und Ressourcen, da der Werkstoff nicht mehr aufwändig eingeschmolzen werden muss. „Durch die Ressourcenverknappung und steigende Materialkosten bei Primärstahl geht es zunehmend darum, das Recycling von Altstahl zugunsten höherwertiger Strategien zu verhindern. Für uns bei der IWT-Solutions AG gehören diese nachhaltigeren Ansätze zum Selbstverständnis. Wir freuen uns, wenn wir mit dieser Förderung unser Beitrag zu einer ressourcenschonenderen Bauwirtschaft wahrgenommen und honoriert wird“, meint Dr. Julius Langenberg. „In unserer Anwendungsberatung hat das den Vorteil, dass wir schneller Analysen vornehmen und Handlungsempfehlungen aussprechen können. Im besten Fall kann eine Demontage von Bauteilen zu Untersuchungszwecken verhindert werden, die vorher zwingend notwendig gewesen wäre“, ergänzt Dr. Benedikt Döbereiner.

Ziel: Vollständige Praxisreife in 9 Monaten

Besonders ist, führt Dr. Langenberg aus, daass Projekt auf einem hohen technischen Reifegrad -einem ausgereiften Prototypen-, der unter Fachleuten als TRL 6 bezeichnet wird startet: Das System wurde bereits unter praxisnahen Bedingungen erprobt. Im Laufe der Projektlaufzeit von 9 Monaten soll es bis auf TRL 8 bis 9 weiterentwickelt werden, also bis zur vollständigen Praxisreife.

Die neue Methode wird dabei nicht isoliert eingeführt, sondern parallel zu den bisherigen Verfahren erprobt: An ausgewählten Bauwerken kommen mobile Metallografie und klassische Laboranalyse zunächst gemeinsam zum Einsatz: „Wir sichern die mobile Metallografie über unsere bisherigen Verfahren ab, um sicherzustellen, dass die Analyse stimmt. Erst wenn das belastbar ist, wird sie Teil unseres StIM-Prozesses“, erklärt Dr. Benedikt Döbereiner. So lässt sich genau festlegen, wo die neue Methode verlässliche Aussagen liefert und wo ihre Grenzen liegen.

Auf dieser Basis soll die mobile Metallografie künftig fest in das StIM-Verfahren integriert werden: als weiterer Baustein neben optischer Emissionsspektroskopie und Härtemessung, die zusammen ein vollständigeres Bild des Bauteils liefert und dabei zerstörungsarm bleibt.