Wissenschaftler des Weierstraß-Instituts trägt an der URANIA vor
Die Waffenschmiede waren oft Meister ihres Fachs. Vor vielen Jahrhunderten schon fertigten sie Klingen, die hart und scharf waren, und doch war der Stahl geschmeidig, so dass die Schwerter nicht gleich zerbrachen. Was bei Schwertklingen ausschließlich auf Erfahrungswissen und Kunstfertigkeit beruhte, das gießen Mathematiker heute in Formeln. Und längst nicht mehr wird glühendes Eisen nur in Wasser, Öl oder gar Blut getaucht, um es zu härten. Moderne Stahlschmiede nutzen Laserstrahlen, um die Oberfläche des Metalls kurzfristig zu erhitzen. So lässt sich jener Effekt erreichen, der für stählerne Bauteile wichtig ist: Die Oberfläche muss hart sein, darunter aber soll das Metall weicher sein. Dadurch wird verhindert, dass Werkzeuge oder Bauteile zu spröde sind und bei Belastung zerspringen.
"Sie wollen ja nicht, dass ein Zahnrad Ihres Getriebes beim Schalten zerbricht und ein Zahn dann im Getriebe schwimmt", nennt Wolf Weiss ein Beispiel. Der Physiker vom Weierstraß-Institut für Angewandte Analysis und Stochastik (WIAS) ist Experte für die Berechnungsverfahren, mit denen die Härtung von Stahl im Computer nachgebildet wird. Wolf Weiss wird darüber am Dienstag, 18. November, um 9.30 Uhr an der URANIA sprechen. Sein Vortrag ist Teil der Veranstaltung "MathInside - überall ist Mathematik", welche die URANIA zusammen mit dem DFG-Forschungszentrum Mathematik für Schlüsseltechnologien veranstaltet. Die Vortragsreihe richtet sich primär, aber nicht nur, an Schüler.
"Jeder Schmied weiß, was Härten ist", sagt Weiss, "selbst wenn er die Vorgänge im Metall im Detail nicht kennt". Was aber passiert nun im Metall? "Es kommt zu Phasenübergängen", erläutert der Privatdozent vom WIAS. Das dürfe man sich freilich nicht so vorstellen wie einen Phasenübergang von fest (etwa Eis) zu flüssig (Wasser) oder gasfürmig (Dampf). Vielmehr könne es auch in Festkörpern zu Phasenübergängen kommen. Wichtig dabei sei, dass die Oberfläche möglichst gleichmäßig behandelt werde und dass die Hitze nicht zu tief eindringe. Weiss: "So wird beim Zahnrad die Lauffläche hart, bleibt innen aber zäh genug, um nicht gleich zu brechen." Diese Phasenübergänge und die Zufuhr von Hitze lassen sich nun in Formeln übersetzen. Auf diese Weise können die Härteverfahren genau gesteuert werden. Das ist für die Industrie hoch interessant. "Wir kooperieren mit zwei Unternehmen, die unsere Software nutzen", berichtet der Physiker vom WIAS. So kompliziert diese Formeln auch sein mögen, es bedarf zur Berechnung keiner Supercomputer. "Handelsübliche Workstations oder PCs der Spitzenklasse reichen aus, um die Programme zu rechnen", sagt Weiss. Auch das ist ein Vorteil für die Industrie.
Votrag:
"Außen hart und innen weich - zur Oberflächenhärtung von Stahl"
von PD Dr. Wolf Weiss (WIAS)
Termin:
Dienstag, 18. November, 9.30 Uhr
Ort:
URANIA Berlin, An der Urania (nahe dem U-Bahnhof Wittenbergplatz)
Danach werden weitere Vorträge zu Themen aus der Mathematik folgen. Sie gehören zur Sonderveranstaltung "MathInside - überall ist Mathematik".
Das WIAS im Internet.
Das DFG-Forschungszentrum im Internet.
Die URANIA im Internet.
| Ansprechpartner am WIAS: PD Dr. Wolf Weiss, Tel.: 030 / 2 03 72 - 478 |
