Geschwindigkeit in dynamischen Werkstoff- und Prozesssystemen

In den Materialwissenschaften bezeichnet Geschwindigkeit eine skalare kinematische Größe, die die zeitliche Änderung eines Ortes, Zustands oder Prozesses beschreibt. Im technischen Sprachgebrauch wird „speed“ häufig für translatorische oder rotatorische Bewegungsgeschwindigkeiten von Maschinen, Proben oder Werkzeugen verwendet und in Einheiten wie m/s (translatorisch) bzw. Umdrehungen pro Minute (Rotordrehzahl, rpm) angegeben.

Ein zentrales Anwendungsfeld ist die Rotordrehzahl in Prüf- und Fertigungsanlagen, z.B. in Rotationsviskosimetern, Zentrifugen oder Hochgeschwindigkeits-Spindeln. Die eingestellte Drehzahl beeinflusst Spannungs- und Deformationszustände im Werkstoff, das Strömungsfeld angrenzender Medien sowie Reibungs- und Verschleißmechanismen. In der mechanischen Werkstoffprüfung (z.B. Ermüdungsversuche, Hochgeschwindigkeitszugversuche) wirkt sich die Deformationsgeschwindigkeit direkt auf das gemessene Spannungs-Dehnungs-Verhalten und damit auf die scheinbare Festigkeit und Duktilität aus.

Geschwindigkeitssteuerung ist entscheidend, um definierte Randbedingungen zu erzeugen und Reproduzierbarkeit sicherzustellen. Präzise Regelung von Vorschubgeschwindigkeit, Abkühl- oder Erwärmgeschwindigkeit, Partikelaufprallgeschwindigkeit (z.B. Kaltgasspritzen) oder Walzgeschwindigkeit ermöglicht die gezielte Einstellung von Mikrostruktur, Textur, Eigenspannungen und Defektdichte. Viele werkstoffphysikalische Prozesse, etwa Diffusion, Phasenumwandlungen oder Rissausbreitung, zeigen eine ausgeprägte Geschwindigkeits- bzw. Ratenabhängigkeit.

In der Modellierung gehen Geschwindigkeiten als Rand- oder Anfangsbedingungen in Differentialgleichungen ein (z.B. Navier–Stokes, Konstitutivgesetze mit Dehnratenabhängigkeit). Eine konsistente Definition und Messung der relevanten Geschwindigkeiten ist daher Voraussetzung für die quantitative Beschreibung und Skalierung materialbezogener Prozesse.

Neue Inhalte

Beliebte Inhalte

© 2026