Einführung

Die schnelle Bereitstellung von Informationen aller Art steht in der heutigen Arbeitswelt wie selbstverständlich als die wesentliche Voraussetzung für einen produktiven und effektiven Arbeitsablauf. Dies gilt natürlich auch für Informationen über die Stähle.
Als vor mehr als 33 Jahren die Entwicklung der Datenbank StahlWissen® begann, war sie von Beginn an ausgelegt auf die einfache praktische Hilfe bei Fragen zu Stählen und deren Wärmebehandlung. Die nachstehenden Forderungen bildeten die erste Grundlage zur Realisierung…

• Einfache Bedienbarkeit
• Vielfältige Rechercheansätze
• Umfassende Dateninhalte

In den folgenden Jahren wurden diese weiter ergänzt.

• Technische Diagramme
• Regelmäßige Datenpflege
• Praxisgerechte Simulationen
• Komfortable Verknüpfung mit eigenen Unternehmensdaten

Alle diese Punkte bilden auch heute noch die Basis für die stetige Weiterentwicklung der Datenbank, -natürlich aber unter immer wieder veränderten und erweiterten Randbedingungen.

Aktuelle Entwicklung und Architektur

Inzwischen steht die Datenbank StahlWissen® in der vierten Generation zur Verfügung. Die Entwicklungszeit für die vollständige Umstellung und Erweiterung des Programmcodes und der Daten dauerte mehr als drei Jahre.
Im Gegensatz zu den vorherigen Versionen wird die aktuelle Datenbank nicht mehr lokal in einem Netzwerk oder auf einem Einzelrechner unter Windows® installiert, sondern der gesamte Programmcode steht HTML-basiert auf unserem Internet-Server. Dieser Umstand bietet den Anwendern eine Vielzahl von neuen Vorteilen.
Die Datenbank ist vollkommen unabhängig von irgendeinem Betriebssystem und kann auf jeder beliebigen Rechnerplattform genutzt werden. Notwendig dazu sind lediglich ein aktueller Internet-Browser und natürlich eine entsprechende Nutzungslizenz. Die Datenbank ist modular aufgebaut und bietet derzeit Informationen in deutscher und englischer Sprache. Weitere Übersetzungen in französischer und chinesischer Sprache sind geplant. Darüber hinaus sind aber grundsätzlich alle Sprachen denkbar.
Für den Anwender bietet die zentrale Vorhaltung des Programms auf unserem Server zudem den Vorteil, dass er immer mit der jeweilig aktuellen Programmversion arbeitet. Aktueller geht es nicht. Teilweise lästige Programmupdates gehören der Vergangenheit an.

 Registrierung und Anmeldung

Bisher lizensierten die Benutzer die Datenbank über das Internet oder im Ausnahmefall telefonisch. In der neuen Version findet keine Lizensierung mehr statt, sondern der Benutzer registriert sich einmalig im Einstiegsbildschirm der Datenbank mit seinem Internet-Browser, seiner Mail-Adresse und einem individuellen Passwort. Anschließend kann er die Datenbank mit dieser Adresse und seinem Passwort überall auf der Welt auf jedem beliebigen Rechner nutzen.
Alternativ bieten wir für Unternehmen die Möglichkeit des Single-Sign-On (SSO). Hiermit ist es möglich, die Registrierung und Verwaltung der Datenbankzugriffe in der firmeneigenen Nutzerverwaltung zu administrieren. Somit können Mitarbeiter flexibel registriert und die Bedarfe des Unternehmens an die jeweiligen Gegebenheiten angepasst werden.

Datenhaltung

Die Datenbank StahlWissen® umfasst heute mehr als 475.000 Datensätze und bietet einen internationalen Werkstoffvergleich mit gleichzeitiger Rückführung auf die entsprechenden Normen bzw. Lieferquellen. Sie umfasst derzeit knapp 65.000 eingetragene Werkstoffe mit ihren Analysen.
Neben über 5.000 Fachdatenblättern mit mechanisch-technologischen Eigenschaften der Werkstoffe ergänzen 8.000 technische Diagramme die zuvor beschriebenen Inhalte. Diese Diagramme sind unter anderen kontinuierliche und isothermische ZTU-Schaubilder, ZTA-Schaubilder, Anlass- und Vergütungsschaubilder, Stirnabschreckkurven und Warmfestigkeitsschaubilder sowie Schaubilder über Dichte, Wärmeausdehnung, Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität der Werkstoffe in Abhängigkeit von der Temperatur.
Durch die Tatsache, dass diese Daten direkt von uns regelmäßig und zeitnah auf unserem Server gepflegt werden, entfallen die bisher notwendigen Daten-Updates beim Nutzer. Dieser hat somit immer die Gewissheit, mit aktuellen und homogenen Daten zu arbeiten. Gerade für Unternehmen mit vielen Mitarbeitern an unterschiedlichen Standorten ist dies ein wichtiges Kriterium für den Einsatz unserer Datenbank.
Es gibt immer wieder die eine Situation, in der ein Unternehmen eigene Daten über Werkstoffe und Verarbeitungsparameter erstellt und anwendet. Diese individuellen Daten sind ein wertvolles Gut, das es einerseits zu bewahren gilt. Andererseits sollen die Daten aber natürlich auch den Mitarbeitern zur Nutzung zur Verfügung gestellt werden. Hierfür bietetdie Datenbank eine einfache Schnittstelle, mit der firmeneigene Daten mit den Inhalten der Datenbank verknüpft werden können. Wichtig ist dabei, dass die firmeneigenen Daten auf firmeneigenen Speichermedien verbleiben, – entweder auf einem zentralen Firmenserver oder in einer Cloud. Die eigenen Daten bleiben eigene Daten.

Eigenschaften

Die Datenbank StahlWissen® gibt es in verschiedenen Versionen und Ausbaustufen. Diese reichen von der Free-Version, die lediglich eine einfache Werkstoff-, Normen-, und Lieferantensuche bietet, bis zur Enterprise-Version mit allen Möglichkeiten, welche die Datenbank bisher schon ausgezeichnet haben. Exemplarisch seien hier einige dieser Features genannt.
Einzigartig ist die Möglichkeit, in jedem ZTUSchaubild für den jeweiligen Werkstoff mit einer Simulationsrechnung die Abkühlkurven für beliebige Abmessungen in verschiedenen Abschreckmedien zu berechnen und anschließend miteinander vergleichen zu können. Der Nutzer wählt „sein“ Abschreckmedium aus, bestimmt die Austenitisierungstemperatur und definiert das Bauteil in Geometrie und Abmessung. Die dann gerechneten Abkühlkurven für Rand und Kern werden in das ZTU-Schaubild eingetragen und die zu erwartenden Härten für Rand und Kern werden ausgegeben. Hierzu laufen im Hintergrund zeit- und ergebnisoptimierte FEM-Programme ab.
Eine Bibliothek mit mehr als 2.800 Aufnahmen zeigt die Gefüge verschiedenster Stähle in unterschiedlichen Zuständen und informiert umfassend über die Entstehung dieser Gefüge. Die Informationen sind nach unterschiedlichsten Kriterien wie z.B. Werkstoffbezeichnung, Werkstoffnummer und Gefügezustand abrufbar. Diese einmalige Sammlung umfasst auch alle lichtmikroskopischen Gefügeabbildungen und die dazu gehörenden Erläuterungen aus der Publikation „De Ferri Metallographia, Band II“ des Verlags Stahleisen, Düsseldorf.
Für die klassische Vergütung von Bauteilen aus niedrig legierten Stählen kann der Nutzer auf der Basis von Bauteilgeometrie, Bauteilabmessung, chemischer Zusammensetzung und der selbst definierten Wärmebehandlungsfolge das zu erwartende Gefüge, die Härte und die mechanischen Eigenschaften Festigkeit, Streckgrenze, Dehnung, Einschnürung und Biegewechselfestigkeit berechnen. Alle Ergebnisse werden in anschaulichen Diagrammen wie ZTU-Schaubildern, Vergütungsschaubildern und Anlassdiagrammen dargestellt.

Schnittstellen mit Nutzungsbeispielen

Neu programmierte API-Schnittstellen stehen für verschiedene Funktionen zur Verfügung. Dies bedeutet, dass der Nutzer in einem zuvor abgestimmten Format eigene Anfragen an die Datenbank StahlWissen® senden kann. Dort werden diese Anfragen bearbeitet und das Ergebnis wird in dem Nutzer übermittelt. Hierzu seien vier kurze Beispiele vorgestellt, die heute schon realisiert sind.
Beispiel 1: Eine Lohnhärterei protokolliert alle Wärmebehandlungsprozesse in Zeit-/Temperaturverläufen mit einem zentralen Dokumentationsprogramm. Parallel zum Prozess überträgt das Programm in Echtzeit die aufgezeichnete Abkühlkurve mit den notwendigen Informationen über Charge, Bauteil, Werkstoff und Wärmebehandlungsprozess an die Datenbank StahlWissen®. Hier wird die Abkühlkurve aktuell bewertet und im jeweils passenden ZTU-Schaubild fortgeschrieben, an das Dokumentationsprogramm zurück übertragen und dort gespeichert. Anhand der übertragenen Informationen wird schon während des Prozesses überprüft, ob die Forderungen an die für die Wärmebehandlung gestellten Zielwerte erfüllt werden.
Beispiel 2: Eine Betriebshärterei vergütet in einer Durchlaufanlage täglich bis zu 20.000 Muttern in unterschiedlichen Abmessungen und unterschiedlichen Festigkeitsanforderungen. Zudem ändert sich immer wieder die chemische Zusammensetzung des Rohmaterials, aus dem die Muttern in den Prozessschritten zuvor gefertigt wurden. Vor der Wärmebehandlung sendet das Steuerungsprogramm der Durchlaufanlage die Bauteilparameter mit Abmessung, mit chemischer Zusammensetzung und mit der Festigkeitsforderung sowie die vorgesehene Wärmbehandlung an die Datenbank StahlWissen®. Diese ermittelt in einem iterativen Prozess die optimale Anlasstemperatur und -dauer zur Erreichung der geforderten Festigkeiten und gibt diese an das Steuerungsprogramm der Durchlaufanlage zurück.
Beispiel 3: Ein Hersteller von Härteprüfmaschinen setzt die Datenbank zur normgerechten Umwertung von Härtewerten ein. Die Maschine kann nur Härtemessungen nach DIN EN ISO 6507 (Vickers) durchführen, aber der Werkstoffprüfer benötigt das Ergebnis in Härte Rockwell. Wenn der Prüfer diese Anforderung vor der Messung im Maschinenprogramm definiert, löst das Messprogramm direkt nach der Messung die Anfrage an die Datenbank StahlWissen® zur Umwertung der gemessenen HV-Werte in HRC-Werte aus, ohne dass der Prüfer hier noch eingreifen muss. Nach der Umwertung durch die Datenbank gemäß DIN EN ISO 18265 werden im Bildschirm der Härteprüfmaschine die gemessenen Urwerte in HV in die umgewerteten Werte in HRC angezeigt.
Beispiel 4: Ein Hersteller von Spektrometern zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung von Stählen nutzt die Datenbank zur Werkstoffbestimmung. Nach der Messung der Analyse im Spektrometer wird diese über die definierte API-Schnittstelle mit entsprechender Anfrage an die Datenbank StahlWissen® übermittelt. Über einen Algorithmus werden die zu dieser Messung passenden Stähle aus den 60.000 in der Datenbank hinterlegten Analysen selektiert und an das Analyseprogramm zurückgegeben. In Fällen, wo die Messung keine eindeutige Zuordnung ermöglicht, bestimmt anschließend der Prüfer im Bildschirm des Spektrometers den Werkstoff aus einer dort erscheinenden Auswahlliste.

Ausblick

Diese vier Beispiele zeigen eindrucksvoll Möglichkeiten, welche intelligente Schnittstellen heute über Standorte, Ländergrenzen und Kontinente hinweg bieten können. Es ist nicht mehr notwendig, individuelle Softwarelösungen für das eigene Unternehmen zu programmieren, wenn es schon bewährte Lösungen zumindest für Teilbereiche der eigenen Aufgabenstellung gibt. Den denkbaren Anwendungsfällen sind dabei kaum Grenzen gesetzt. Die Entwicklung der Datenbank StahlWissen® ist keinesfalls abgeschlossen. Das wird sie niemals sein. Die Zukunft hält sicherlich noch viele weitere Ergänzungen und neue Anforderungen bereit. Sprechen Sie uns an, wenn Sie eigene Ideen hierzu haben, die Sie vielleicht mit uns realisieren können.