Ob Autoräder oder Fahrradpedale – viele Teile unterliegen zyklischen Belastungen. Während das gesunde menschliche Herz erst nach 60 Jahren eine Milliarde dieser Belastungen erreicht, ist das bei metallischen Werkstoffen bereits nach deutlich kürzerer Zeit der Fall. Risse und Brüche sind oft die Folge. Ziel der Forschungen am Institut für Werkstofftechnik ist es deshalb, die nichtmetallischen Einschlüsse, die als Grund für die Brüche bekannt sind, zu minimieren und die Reinheit des metallischen Materials zu erhöhen. Eine experimentelle Methode, die Lebensdauer zu bestimmen, ist die sogenannte Ultraschallermüdung.

Damit können die bis zu einem Bruch diagnostizierten eine Milliarde Lastwechsel in weniger als zwei Tagen realisiert werden. Das Material wird dafür mit einer Frequenz von 20 Kilohertz, also oberhalb des Hörfrequenzbereiches des Menschen, zu mechanischen Schwingungen angeregt. Bei einer herkömmlichen Prüfanlage mit einem Hertz würden für die eine Milliarde Lastwechsel mehrere Jahre benötigt. Die Forschenden können diese verbesserte Prüftechnik an zwei durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft finanzierten Anlagen nutzen.

Dort sind zudem Forschungen in einem Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 700 Grad Celsius möglich. Untersucht werden Stähle, Aluminiumlegierungen, Verbund- und Hochtemperaturwerkstoffe, aber auch Nickelbasis-Superlegierungen. Interesse für Praxistests gibt es bei Gasturbinenherstellern, wozu im Herbst 2023 auch ein Projekt mit Siemens-Energy, MTU, MAN Energy Solutions und der Ruhr-Universität Bochum begonnen hat.