Beherrschung von Unsicherheit im Maschinenbau

Am Dienstag (20.11.2012) bewilligte die DFG die Verlängerung des SFB 805 der TU Darmstadt. Damit dürfen die Wissenschaftler der TU Darmstadt, die in Kooperation mit dem Fraunhofer Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF Darmstadt arbeiten, weitere vier Jahre an der Beherrschung von Unsicherheit im Maschinenbau forschen.

Ressourcen schonen und Überdimensionierung vermeiden haben sich die Ingenieurwissenschaftler und Mathematiker auf die Fahnen geschrieben. Wie wichtig es ist, Unsicherheit in der Produktentwicklung, der Produktion und der Nutzung zu betrachten, zeigt die seit Jahren steigende Anzahl an Rückrufaktionen. In der Automobilbranche waren es zum Beispiel 2010 knapp über eine Million Fahrzeuge, die von Herstellern wieder zurückgerufen wurden.

Genau so etwas wollen die Wissenschaftler mit ihrer Arbeit verhindern. Seit vier Jahren arbeiten sie schon an dem Thema und können zahlreiche Fortschritte verzeichnen: Der methodisch geprägte SFB 805 „Beherrschung von Unsicherheit in lasttragenden Systemen des Maschinenbaus“ hat in seiner zu Ende gehenden ersten Förderperiode ein Unsicherheitsmodell und ein Prozessmodell entworfen.

Damit ist es möglich, Unsicherheit zu beschreiben, ihre Ursachen zu ermitteln und sie zu beherrschen. Dabei liegt das Hauptaugenmerk auf den Prozessen und den verschiedenen Zuständen, denn laut der Arbeitshypothese des SFB tritt Unsicherheit in Prozessen auf und kann auch nur dort beherrscht werden. Um Unsicherheit zu beherrschen, muss diese zuerst beschrieben und bewertet werden. Anschließend werden vorhandene Lösungen angewendet, die Unsicherheit vermeiden, sie beseitigen oder durch Anpassung der Prozesse mit Unsicherheit zu leben. Besonders wichtig ist dabei ein lebensphasenübergreifender und praxistauglicher Ansatz. Das vom SFB entwickelte Prozessmodell entspricht genau diesen Merkmalen und wird zu Prozessketten entlang der Entwicklung, Herstellung und Nutzung zusammengesetzt.

Neben rein passiven Strukturen stehen im SFB 805 auch aktive bzw. adaptive Systeme im Fokus. Diese Arbeit wird nun in der zweiten Förderphase fortgesetzt. Das Team des SFB 805 will eine weiter übergreifendere Theorie der Unsicherheit in Prozessen erarbeiten und an realen Systemen erproben. Diese soll z. B. die bestehenden Theorien der Risikoanalyse und Zuverlässigkeitsbetrachtung einschließen und in eine umfassende Unsicherheitstheorie einbinden. Ziel ist es, auch weiterhin die Produktqualität über die Lebensphasen hinweg aufrechtzuerhalten, Ausfälle zu begrenzen und Sicherheitsbeiwerte zu minimieren.

Insgesamt 10 Fachgebiete der TU Darmstadt – davon sieben aus dem Maschinenbau und drei aus der Mathematik – und das Fraunhofer LBF gehören dem SFB 805 an. Sprecher des SFB 805 ist Prof. Dr.-Ing. Holger Hanselka, Leiter des Fachgebiets Systemzuverlässigkeit und Maschinenakustik SzM an der TU Darmstadt und Institutsleiter des Fraunhofer LBF.