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Sitzung des Arbeitskreises „Quantitative Gefügeanalyse“ im FA Materialographie

Das aktuelle Treffen fand am 19. und 20.03.2019 beim Fraunhofer IKTS Dresden statt. Einladender war Herr Dr. Höhn. Wie immer waren auch diesmal die Organisation und das Ambiente für die insgesamt 24 Teilnehmer perfekt.

Nach der Begrüßung und organisatorischen Hinweisen erhielten die Teilnehmer beim Einleitungsvortrag von Herrn Dr. Herrmann, Abteilungsleiter Sintern und Charakterisierung, einen umfassenden Eindruck von der Struktur und den Tätigkeiten des IKTS. Konkreter wurde es dann im ebenfalls von Dr. Herrmann gehaltenen Fachvortrag zur Vorhersage der Zuverlässigkeit von keramischen Komponenten auf Basis einer quantitativen Gefügeanalyse (siehe Anhang „Vorhersage der Zuverlässigkeit von keramischen Komponenten.pdf“).

Die AK-Sitzung war in bekannter Manier thematisch in mehrere Themenbereiche aufgeteilt:

Themenbereich Gussanalyse

Frau Frieß (GI / RWTH) stellte das mittlerweile eingereichte, mit 36 Punkten bewertete und damit befürwortete IGF-Folgeprojekt DIAgraph II vor, welches die logische Fortsetzung von DIAgraph darstellt. Geplanter Projektstart ist am 01.06.2019, Laufzeit 24 Monate (siehe Anhang „20180319_DIAgraph_II_AK_DGM.pdf“).

Weiterhin erfolgte eine Information zum Stand des dritten Ringversuchs im Projekt DIAgraph. Bisher haben 22 Teilnehmer ihre Ergebnisse eingereicht. Grundlage war hierbei die Bildaufnahme über das aus realen und künstlichen Beispielbildern zusammengestellte Partikelnormal. Aufgrund von Verzögerungen bei der Erstellung des Normals durch eine Fremdfirma konnte der Start des RV erst später als erwartet erfolgen, so dass für das Projekt eine kostenneutrale Verlängerung um 3 Monate (bis 31.05.2019) beantragt und genehmigt wurde. Geplant ist, die Ergebnisse am 11.4. zur letzten Sitzung des projektbegleitenden Ausschusses in Aachen zu präsentieren.

Es wurde eingeschätzt, dass das Partikelnormal durchaus für vergleichende Messungen geeignet ist, jedoch haben sich einige Schwächen offenbart (siehe Anhang „Partikelnormal-Erkenntnisse.pdf“).

Zur Konkretisierung des in einem für DIAgraph II geplanten Arbeitspakets stellte Herr Sonntag (GFaI) Ideen zur Untersuchung der Nodularität von Eisengussgefügen anhand von Homogenitätsparametern vor, welche dann während der Projektbearbeitung weiterverfolgt werden sollen (siehe Anhang „Homogenität-Nodularität-Eisenguss.ppsx“).

Themenbereich Reproduzierbares Messen

Die zur vorigen Sitzung in Bremen andiskutierte Aufgabenstellung eines weiteren Ringversuchs, wobei hier ein kompletter Messablauf anhand zur Verfügung gestellter Proben erfolgen soll, konnte aus Zeitgründen von Herrn Thieme (PixelFerber) nicht weiter vorangetrieben werden, so dass diese Aufgabenstellung erst hier zu diesem Treffen konkretisiert wurde. Mittlerweile ist dieser Ringversuch aber gestartet und läuft bis zum 31.10.2019. Allen Teilnehmern wurde die Aufgabenstellung zugesendet. Die relativ lange Laufzeit ist erforderlich, da alle Proben von Teilnehmer zu Teilnehmer weitergeschickt werden müssen.

Themenbereich Bainit

Wie zur vorigen Sitzung in Bremen beschlossen, hat sich der AK die Untersuchung der Möglichkeiten zur quantitativen Analyse bainitischer Gefüge zum Ziel gesetzt. Bainitischer Stahl ist gut geeignet für die Herstellung anspruchsvoller Bauteile, z.B. für Sicherheitsteile im PKW. Insofern sind Gefügebeurteilungen zur Qualitätssicherung dringend erforderlich. Momentan gibt es allerdings keine Analysevorschrift oder Norm, wie dies visuell oder bildanalytisch umzusetzen ist. Herr Dr. Witte (Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH) stellte in seinem Vortrag diese Thematik an ausgewählten Beispielen dar (siehe Anhang „Witte_Bainit_200318.pdf“), woraus sich (gewollt) eine sehr ausgedehnte Diskussion ergab. Zwar existieren Auswertemöglichkeiten, allerdings nur bei sehr hohen Vergrößerungen im Raster, die sehr aufwändig sind und immer nur einen sehr kleinen Probenbereich betreffen. Dies ist für Routineauswertungen nicht zielführend. Das Thema soll unbedingt weiter betrachtet werden (siehe unten: Festlegungen und weitere Schritte).

 Themenbereich Verschiedenes

Der erste Beitrag kam hierbei von Herrn Dr. Kramer (MTU Aero Engines AG) zum Thema „Autos erkennen Verkehrsschilder vollautomatisch. – Klappt auch eine quantitative Bildanalyse mit komplexen Segmentierungsregeln vollautomatisch?“ (siehe Anhang „2019-03-MTU_ Dresden_V4_Maßstaebe_abgeschnitten_2.pdf“). Hierbei ging es um Klassifikationsmethoden mittels bestimmter Deep Learning Algorithmen, dem entsprechenden Training und dem Aufbau des neuronalen Netzwerks. Interessant hierbei war die Möglichkeit, dies evtl. auf die Bainit-Analyse anzuwenden (siehe unten: Festlegungen und weitere Schritte).

Zweiter Beitrag dieses Themenbereichs war die Erläuterung der SEP 1572: „Mikroskopische Prüfung von Automatenstählen auf sulfidische nichtmetallische Einschlüsse“. Herr Stücklin (Swiss Steel AG) erläuterte die Gestaltung neuer, digitaler Richtreihenbilder und die Analysemöglichkeiten mittels Bildanalyse (Anhang „SEP 1572 Von Richtreihe zu Bildanalyse Stücklin Swiss Steel.pdf“).

Dritter Beitrag dieses Themenbereichs war die inhaltlich überarbeitete Konzeptvorstellung für ein Seminar „Quantitative Bildanalyse von Gusseisen mit Kugelgraphit“ –  Visuelle und automatische Bestimmung der Nodularität“. Hierbei bat Herr Dr. Steller (BDG) um Unterstützung und inhaltliche Vorschläge zur Gestaltung. Im AK wurde über dieses Konzept diskutiert, es wurde generell zu einer Straffung und Reduzierung des Gesamtumfangs geraten. Weitere Vorschläge werden immer noch gerne entgegen genommen.

Zielsetzung: Schulung von Mitarbeitern in der Metallographie in der Bildanalyse von Gusseisen mit Kugelgraphit, Vorbereitung auf die neue Norm ISO 945-4. Übungen mit eigenen Schliffen an Mikroskopen aller BA-Hersteller

Zielgruppe: Mitarbeiter aus den Bereichen Metallographie und Werkstoffprüfung, Qualitätssicherung

Termin:         29.-30.10.2019                                   Ort:    offen, evtl. HDGI

Letzter Beitrag in dieser Rubrik war die „Vorstellung eines Bildanalyse-Algorithmus‘ zur lokal adaptiven Schwellwerbestimmung“ durch Herrn Sonntag. Dieser Vorverarbeitungsalgorithmus ist geeignet für eine Veröffentlichung im PM-Forum der „Praktischen Metallographie“ und soll in entsprechend aufbereiteter Form an Herrn Engstler zum Einfügen in die PETZIDAT weitergeleitet werden.

Abgerundet wurde die Veranstaltung einerseits durch eine sehr interessante Institutsführung durch das IKTS, bei der die Anwendungsmöglichkeiten keramischer Werkstoffe gezeigt wurden. Speziell Anwendungen im Hochtemperaturbereich, für sehr hohe Härteanforderungen, aber auch für elastische Federn waren beeindruckend. 

Andererseits fand auch wieder die traditionelle Abendveranstaltung statt, diesmal im Pulverturm neben der Dresdner Frauenkirche und bot weiter Möglichkeiten zu interessanten Gesprächen und fachlichem Austausch.

Festlegungen und weitere Schritte

In der abschließenden Diskussion informierte Herr Sonntag über aktuelle Ereignisse in der DGM (Metallographie-Tagung, personelle Veränderungen).

Zeit und Ort des nächsten Treffens wurden angefragt, jedoch gibt es hier noch Klärungsbedarf, so dass eine Präzisierung demnächst noch erfolgen wird.

Darüber hinaus wurden die sich aus den bisherigen Arbeiten ergebenden nächsten Aktivitäten diskutiert und entsprechende Festlegungen getroffen:

  • Durchführung eines weiteren Ringversuchs zum Thema „Reproduzierbares Messen“, Zeitraum: 22.03.-31.10.2019, V.: Herr Thieme / Herr Jahn
  • Aufbereitung und Übergabe eines Algorithmus‘ zur lokal adaptiven Schwellwerbestimmung an Herrn Engstler (PM) zur Integration in die PETZIDAT V.: Herr Sonntag
  • Fortsetzung der Untersuchung der Auswertemöglichkeiten von bainitischen Gefügen. Dazu sollen drei Ansätze verfolgt werden:
  • Kombination der Untersuchungsmethoden REM, EBSD (Witte) mit dem vorgestellten Deep Learning Algorithmus (Kramer) V.: Herr Dr. Witte, Herr Dr. Kramer
  • Erfahrungsaustausch mit Herrn Müller (Universität des Saarlandes, Doktorand am Lehrstuhl für Funktionswerkstoffe), Präsentation von Zwischenergebnissen, V.: Herr Müller
  • Zusammentragen weiterer Informationen, insbesondere zu Untersuchungsmethoden im lichtoptischen Bereich, Ableitung von praktikablen Analyseansätzen für die Qualitätssicherung V.: alle
  • Überarbeitung der Maske für das Partikelnormal gemäß der aktuellen Erkenntnisse und Prüfung einer Neuauflage sowie von Möglichkeiten zur Zertifizierung V.: Herr Sonntag

Wie üblich stehen die zur Sitzung gehaltenen Vorträge als Pdf-Dokumente auf der DGM-Seite zur Verfügung. Wer hierfür noch keinen Zugang haben sollte, kann diese auch unter ftp://spree.gfai.de/pub/bvia/download/DGM/DGM_AK_Bericht_Dresden/  abrufen.

Ulrich Sonntag
Leiter des AK Quantitative Gefügeanalyse

Informationen zu allen Fachausschüssen können Sie über die DGM-Homepage unter http://www.dgm.de/fa abrufen.

Wenn Sie Interesse haben, in einem der Ausschüsse aktiv mitzuwirken, schreiben Sie uns eine kurze Mail an fachgremien@dgm.de

 

 



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