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Vor der Stahlschmelze kommt die Simulation: Andreas Kern zwischen Analysen und Apparaten.

Das rechnet sich


Wie lässt sich Qualität ermitteln, und was spielt das Casino von Monte Carlo bei der Simulation mechanischer Eigenschaften für eine Rolle? Prof. Andreas Kern, Leiter Qualitätwesen des Geschäftsbereichs Grobblech, klärt auf.

Herr Kern, in Ihrem Bereich arbeiten Sie mit Blechen für große, massive Konstruktionen. Welche sind das?

Grobblech kommt zum Einsatz, wo beachtliche Dimensionen und Tragfähigkeiten bei Konstruktionen gefragt sind. Es steckt zum Beispiel in Schiffen, in Mobilkranen, Pipelines und Behältern zur Speicherung von Gas und Öl.

Was genau sind Ihre Aufgaben?

Meine Abteilung kümmert sich produktionsbegleitend um die Qualitätssteuerung und Qualitätssicherung. Also um die tägliche, permanente Sicherstellung und Prüfung der Blechqualität. Darüber hinaus beschäftigen wir uns mit der Entwicklung neuer, bzw. der Verbesserung vorhandener Produkte, wenn die Kundenanforderungen das verlangen.

Und wie machen Sie das?

Wir bringen hier wesentlich Rechenprogramme zum Einsatz, die stetig Daten aus der betrieblichen Produktion speichern und aufbereiten. So hat man eine kontinuierliche Kontrolle und kann gegebenenfalls zeitnah und gezielt in den Produktionsprozess eingreifen.

Das gilt für die laufende Produktion, wie sieht das bei Neuentwicklungen aus?

Auch hier arbeiten wir mit rechnergestützten Simulationsprogrammen. Sie ermöglichen uns, die mechanischen Eigenschaften eines Stahls vorauszuberechnen und dazu passende Stahlzusammensetzungen und Herstellparameter zu konzipieren. Diese mathematische Modellierung mechanischer Kennwerte gibt uns einen Einblick, wie der neue Stahl voraussichtlich beschaffen ist.

Welchen Vorteil haben die Kunden davon?

Aufgrund dieser Methoden können wir die Versuche deutlich reduzieren und im Gesamtprozess neue sowie optimierte Stähle schneller bereitstellen, als wenn wir von Beginn an mit echten Testläufen arbeiten würden. Wir sind in der Lage, kurzfristig auf Kundenwünsche und Anforderungen zu reagieren, und im Stande, ein hochqualitatives Produkt auf gleichbleibendem Niveau zu liefern.

Wir können neue und optimierte Stähle schneller bereitstellen.

Andreas Kern, Leiter Qualitätswesen Grobblech

Computergestützte Simulationsmodelle sind aber per se nichts Neues?

Das stimmt. Damit arbeiten auch andere seit geraumer Zeit – bei uns im Haus und bei den Mitbewerbern. Doch im Grobblechbereich wird die Modellierung besonders intensiv genutzt und kultiviert. Wir beschäftigen uns seit 20 Jahren im Detail damit. Und selbstverständlich geben wir unser Wissen an die Kollegen bei uns im Haus weiter. Hier tauscht man sich eng mit den Kalt- und Warmbandspezialisten aus.

Was ist das Besondere an Ihrem Material?

Wir müssen den Werkstoff so konzipieren, dass er einerseits ordentlich was aushält, andererseits aber formbar bleibt und nicht spontan bricht. Grobblech-Stähle müssen sowohl fest als auch zäh sein. In welchem Verhältnis diese beiden Eigenschaften zueinander stehen, ist unterschiedlich und kann variieren. Je nach dem, was der Kunde daraus konstruieren will.

Was muss denn beispielsweise das Material für einen Gastank erfüllen?

Die brauchen genügend Festigkeit, aber auch einen entsprechend hohen Sprödbruchwiderstand. Wir müssen verhindern, dass der Stahl in der Konstruktion nicht spröde bricht. Das bedeutet, dass der Werkstoff bei außergewöhnlicher oder schlagartiger Beanspruchung einen so hohen Widerstand entgegensetzt, dass er nicht plötzlich versagt und die Konstruktion nicht zerstört wird.

Von welchen Stählen reden wir hier? Welche kommen dafür zum Einsatz?

Beispielsweise unsere hochfesten mikrolegierten Stähle oder Stähle mit hohen Nickelgehalten.

Es gibt eine Modellierungsmethode mit dem Namen „Monte Carlo-Simulation“. Das klingt nach Jetset-Glamour und Casino-Nostalgie. Was hat es damit auf sich?

Die Monte Carlo-Simulation ist ein spezielles statistisches Rechenverfahren, mit dem wir unter Zuhilfenahme von Zufallszahlen komplexe physikalische Prozesse simulieren, die nicht geradlinig beschrieben werden können. Es wurde vor etwa 70 Jahren entwickelt, als man noch ohne Computer arbeitete. Und wo ist der Zufall offensichtlicher als beim Roulette, das stetig Zufallszahlen produziert und das man direkt mit MonteCarlo verbindet?

Wird es heute noch verwendet?

Ja klar, nur dass der Computer heute die Zufallszahlen produziert. Aber bitte, das qualitativ hochwertige Grobblech von thyssenkrupp ist kein Zufall, sondern das Ergebnis unserer zielgerichteten Qualitätsarbeit. Nicht zuletzt auch durch unsere leistungsstarken Modellierungswerkzeuge – mit und ohne MonteCarlo!

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