Beweisvernichtung beim Rechtsstreit „Schwingungen Resonanz“ im Maschinenbau

Schwingungen im Maschinenbau sind ein wiederkehrendes Problem in Gerichtsverfahren, da die Beweisfindung oft schwierig und komplex ist.
Beweisvernichtung Schwingungen Resonanz

Beweisvernichtung beim Rechtsstreit „Schwingungen Resonanz“ im Maschinenbau

Worum geht es in diesem Artikel?

Schwingungen Resonanz: Faszinierend in der Technik, problematisch im Gerichtssaal

In der Welt der Maschinen und Technik sind Vibrationen allgegenwärtig. Für Schwingungsexperten sind sie sogar „faszinierend“. Insbesondere die zugrundeliegende Physik und Mathematik sind sehr spannend. Doch vor Gericht können Schwingungen und Resonanz zu einem echten Problem werden. In diesem Artikel beleuchte ich, warum Schwingungen und Resonanz im Rechtsstreit eine „besondere Thematik“ darstellen und warum sie für die beweisführende Partei oft problematisch sind.

Prozesse und die "Zeitfalle" der Beweissicherung

Gerichtsverfahren sind oft langwierig. Doch im Falle von Maschinenschwingungen kann es nicht warten, bis ein Gerichtssachverständiger die Situation vor Ort begutachtet. Denn oft werden die Probleme im Zuge von Reparaturen beseitigt, was gleichzeitig die Beweise zerstört. Das ist Beweisvernichtung, jedoch nicht mutwillig, sondern systembedingt bei einem Schaden durch Schwingungen Resonanz. In solchen Fällen steht die beweisbelastete Partei vor einem erheblichen Problem.

Beweispflicht und Tatsachenfeststellung: Herausforderungen vor Gericht

Neben der „Zeitfalle“ der Beweissicherung gibt es weitere Aspekte, die Schwingungsphänomene in Gerichtsverfahren (Schwingungen Resonanz) zu einer Herausforderung machen. Die Beweispflicht liegt bei der beweisbelasteten Partei. Das bedeutet, sie muss dem Gericht darlegen und beweisen, dass die Schwingungen die Ursache für den Schaden sind.

Hinzu kommt die komplexe Aufgabe der Tatsachenfeststellung durch gerichtliche Sachverständige. Schwingungsphänomene sind oft schwer zu messen und zu beurteilen. Dies erfordert Sachkenntnis und Erfahrung auf Seiten des Sachverständigen, in jedem Fall aber

ein noch existierendes Schwingungssystem

Faszination und Rechtsstreit: Die zwei Seiten der Schwingungsmünzen

Die Welt der Maschinenschwingungen, Resonanzen und Vibrationen im Maschinenbau ist zweifellos faszinierend. Doch für Unternehmen und Privatpersonen, die in einen Rechtsstreit aufgrund von Maschinenschwingungen verwickelt sind, kann diese Thematik schnell zum Albtraum werden. Die komplexen Beweisfragen und die Herausforderungen bei der Tatsachenfeststellung machen es zu einer „besonderen Thematik“, die erhebliche Expertise und strategisches Vorgehen auch schon vor der Klage erfordert.

Kurze Einführung in Maschinenschwingungen (Schwingungen Resonanz)

Eine äußerst kurze Einführung ist nötig, um auch technischen Laien einen ganz, ganz kleinen Eindruck von der zugrunde liegenden Physik und Mathematik und somit der Komplexität des Themas „Schwingungen“ ansatzweise zu vermitteln.

Abbildung 1 zeigt das Ergebnis der Simulation eines nichtlinearen mathematischen Modells, welches wesentliche physikalische Eigenschaften eines Pkw-Scheibenwischers abbildet.

Gerichtsverfahren sind oft langwierig. Doch im Falle von Maschinenschwingungen kann es nicht warten, bis ein Gerichtssachverständiger die Situation vor Ort begutachtet. Denn oft werden die Probleme im Zuge von Reparaturen beseitigt, was gleichzeitig die Beweise zerstört. Das ist Beweisvernichtung, jedoch nicht mutwillig, sondern systembedingt bei einem Schaden durch Schwingungen und Resonanz. In solchen Fällen steht die beweisbelastete Partei vor einem erheblichen Problem.

8 Schwingung Vibration
Abbildung 1: Schwingungen der Wischlippe eines PKW-Scheibenwischers.

Die Abbildung 1 zeigt auch für Laien einen Schwingungsverlauf über der Zeit, wo sich eindeutig „Wiederholungen“ erkennen lassen. Somit ist dies ein gutes Beispiel für die einfache Definition einer Schwingung.

Unter einer Schwingung versteht man einen Vorgang, bei dem sich

die interessierende Größe (Weg, Geschwindigkeit) mit der Zeit so ändert, dass bestimmte Merkmale wiederkehren.

Schwingungsfähige Systeme

Schwingungsfähige Systeme sind

physikalisch immer gleich aufgebaut

und lassen sich allgemein mathematisch immer beschreiben über

  • Masse,
  • Steifigkeit,
  • Dämpfung und gegebenenfalls
  • die Anregung des Systems,

wenn es sich um kein freies System handelt.

Einmassenschwinger
Gleichung 1

Gleichung 1 beschreibt nun eine erzwungene Schwingung für einen gedämpften 1-Massen-Schwinger. Es ist ein äußerst einfaches Beispiel. Die Eigenfrequenz dieses Systems lässt sich einfach ermitteln aus

8-0-0_Eigenfrequenz

Dabei sind:

m:

d:

c:

f(t):

x**,x*,x:

(schwingende) Masse;

Dämpfung;

Steifigkeit;

Anregung des Schwingungssystems;

Beschleinigung, Geschwindigkeit, Weg.

Resonanz

Abbildung 2 zeigt rein exemplarisch unterschiedliche Vergrößerungsfunktionen (Resonanzkurven).

Abbildung 2: Resonanzkurven.

Bei einem Schwingungssystem steigt die Schwingungsantwort umso mehr an, je näher sich die Erregerfrequenz der bzw. einer Eigenfrequenz des Schwingungssystems nähert. Diesen Zusammenhang stellt – rein exemplarisch – Abbildung 2  dar.

Im „ungedämpften“ Fall wird bei der Anregung des Schwingungssystems mit der Eigenfrequenz die Schwingungsantwort sogar „unendlich“ groß. Bei „gedämpften“ Systemen steigt die Schwingungsantwort ebenfalls signifikant an. Rein mathematisch erreicht sie „endliche“ Werte. Je größer die Dämpfung des Systems ist, desto geringer fällt der Anstieg in der Resonanzspitze (auch Resonanzüberhöhung genannt) aus.

Im Allgemeinen versteht man unter

Resonanz die Übereinstimmung von Eigenfrequenz und Störfrequenz.

An dieser Stelle muss noch erwähnt werden, dass beim gedämpften System die Resonanzfrequenz nicht mit der Resonanzfrequenz  des ungedämpften Schwingers zusammenfällt.

Reale Schwingungssysteme

Der wesentliche Unterschied zwischen theoretischen Modellen mit wenigen Freiheitsgraden und der Realität ist, dass reale Schwingungssysteme über eine

unendliche Anzahl von Freiheitsgraden

verfügen. Daraus resultieren auch

unendlich viele Eigenfrequenzen sowie Eigenformen, die sich stets in der Schwingung überlagern.

Schwingungen Resonanz
Bild 1: Realer Schadenfall durch Vibrationen bzw. Maschinenschwingungen.

Schwingungssysteme haben unendliche Freiheitgrade

Schwingungssysteme werden in der Regel auf „nur noch“  n Freiheitsgrade reduziert. Gleichung 2 verdeutlicht, wie sich selbst bei

realen Systemen exorbitant große Gleichungssysteme ergeben.

8 Schwingungssystem
Gleichung 2

Gleichung 2 lässt sich allgemein in folgender Form für n Freiheitsgrade formulieren:

Schwingungsgleichung
Gleichung 3

An dieser Stelle dürfte auch dem schwingungstechnischen Laien klar sein, dass

derartige reale Systeme nicht „einfach so“ durch Draufschauen oder technisches „Gefühl“ lösbar sind.

Jegliche „schnelle“ von „Experten“ und manchmal auch „kreativen“ Juristen in den Raum gestellte Hypothese, die für eine schwingungstechnische Schadenursache als „schnelle Erklärung“ herangezogen wird, bedarf

selbstverständlich der technischen, experimentellen und/oder der mathematisch-physikalischen Nachweisführung.

Zusammenfassung für Maschinenschwingungen und Vibrationen

Nachdem nun die doch sehr komplexen Zusammenhänge bei realen Schwingungssystemen – hoffentlich einfach und verständlich – in wirklich sehr wenigen Worten erläutert wurden, ist klar, dass Schwingungstechnik schwierig und alles andere als „auf den ersten Blick“ zu verstehen ist. 

Wichtig ist:

Jede Schwingungsproblematik ist individuell zu betrachten. Eine Lösung ist nicht durch „einfaches Daraufschauen“ möglich, weder bei Schwingungen im Gerichtsverfahren noch bei der Prüfung von Vibrationen bzw. Maschinenschwingungen im Parteiauftrag.

Unterschiede zwischen Statik und Dynamik

Ingenieure mit dem Schwerpunk „Strukturdynamik“ scherzen oft, dass die Statik lediglich das „Abfallprodukt“ der Strukturdynamik sei – und da ist tatsächlich etwas Wahres dran.

Diese provokante Aussage unterstreicht den faszinierenden Kontrast zwischen den beiden Disziplinen. Während die Statik sich mit den nicht veränderbaren Lasten auf ein Bauteil oder eine Maschine befasst, taucht die Strukturdynamik tief in die aufregende Welt der Bewegungen und Schwingungen ein. Jede Veränderung, jede Vibration, jede Resonanz kann in Abhängigkeit der Zeit etwas bewirken.

Durch die Augen eines Strukturdynamikers wird deutlich, wie lebendig und komplex die Welt der Mechanik wirklich ist. Statt starrer Strukturen steht hier das Spiel der Kräfte und Bewegungen im Vordergrund. Selbst für den Laien wird dies (hoffentlich) beim Betrachten der Gleichung 2 deutlich.

Statik

Wenden wir uns also kurz dem „Abfallprodukt“ zu.

Streichen wir in Gleichung 2 bzw. Gleichung 3 die Beschleunigungen und Geschwindigkeiten, erhalten wir die stark vereinfachte allgemeine

Statik
Gleichung 4

Das ist der sprichwörtliche „Abfall“.

Spannungen

Unter einer Spannung versteht man eine Hilfsgröße, die sich bezogen auf einen eindimensionalen Fall recht einfach aus dem Quotienten zwischen der wirkenden Kraft und der zu Grunde liegenden Fläche ergibt. Somit kann man vereinfacht sagen, dass folgende Beziehung gilt:

Gleichung 5

Bei der statischen Auslegung von Bauteilen, Strukturen und Maschinen werden die aus der äußeren Last (zum Beispiel „Kraft“) ermittelten Beanspruchungen in der Struktur („Spannungen“) in der Regel auch unter Berücksichtigung sog. Sicherheitsfaktoren mit den durch das Material vorhandenen mechanischen Werkstoffeigenschaften verglichen.

Ist es nun so, dass eine größte zulässige Spannung überschritten wird, kommt es zu Schädigungen. Dabei ist

die Art und Weise der Beanspruchung durchaus von besonderer Bedeutung.

Generell wird zwischen statischer und dynamischer Beanspruchung unterschieden. Dabei verhält es sich so, dass im

dynamischen Fall erheblich geringere maximale Spannungswerte ertragen werden können als im statischen Belastungsfall.

Wann kommt es in der Statik bei Stählen zur Schädigung?

Stähle weisen im Zugversuch ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm auf, welches prinzipiell aus dem allgemeinen Beispiel nach Abbildung 3 ableitbar ist.

Spannungs-Dehnungs-Diagramm Hook
Abbilung 3: Schematisches Spannungs-Dehnungs-Diagramm.

Es beginnt mit dem linear-elastischen Bereich „1“. Hier gilt im Zugversuch das sogenannte Hooke’sche Gesetz. Es besteht ein linearer Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung in der Form:

Hook'sches Gesetz

Der Elastizitätsmodul E, eine Materialkonstante, lässt sich im Zugversuch über die Neigung der geraden im linearen Bereich „1“ definieren.

Die Streckgrenze Re charakterisiert das Ende des linear-elastischen Werkstoffzustandes und beschreibt damit das

Versagen durch Fließen,

d. h. durch einsetzende plastische Verformungen, siehe Abbildung 3.

Bei vielen Baustählen schließt sich an den linear-elastischen Bereich ein ausgeprägter Fließbereich mit einer Dehnung von 1-3 % an (Bereich IIa in Abbildung 3), welcher sich dadurch auszeichnet, dass sich der Stab zunächst ohne weitere Spannungserhöhung verlängert. Die für die Festigkeitsberechnung maßgebliche Streckgrenze wird bei diesen Werkstoffen durch die Spannung ReH (obere Streckgrenze) am Endpunkt der Hooke’schen Geraden vor dem ersten deutlichen Lastabfall festgelegt. Der Kleinstwert, der sich während des ausgeprägten Fließens (ohne Einschwingerscheinungen) einstellt, wird mit unterer Streckgrenze ReL bezeichnet.

Wesentlich ist, dass in der Statik eine Schädigung vorliegt, wen der linear elastische Bereich verlassen wird und die Spannungen im Bereich „2“ liegen.

Nach einer Entlastung ist die Struktur

bleibend deformiert

und somit

geschädigt.

Strukturdynamik

Die Mehrheit der technischen Bauteile unterliegt im Betrieb jedoch einer

zeitlich veränderten Belastung.

Schwingbeanspruchung, die auf mechanische und thermische Betriebslasten zurückzuführen ist, stellt eine besondere Herausforderung im Hinblick auf die Festigkeitsauslegung von Bauteilen dar. Diese Belastungen, welche sich häufig mit einer statischen Grundbelastung überlagern, können schwerwiegende Folgen haben.

Schwingungsbeanspruchungen entstehen in diversen Anwendungsgebieten, etwa durch Umlaufbiegung von Wellen oder Anfahrvorgänge und Abfahrvorgänge von Maschinen. Die sich wiederholenden Lastzyklen, sei es häufig oder seltener,

können

zu einer progressiven Werkstoffschädigung führen, auch

Werkstoffermüdung

genannt. Solche Effekte können zu Rissen und schlussendlich zum Bruch des Bauteils führen.

Wöhler-Diagramm

Abbildung 4 zeigt rein schematisch ein Wöhlerdiagramm. Diese Diagramme werden benutzt, um das Dauerfestigkeitsverhalten von Bauteilen in Abhängigkeit der Schwingspielzahl zu beschreiben. Die Schwingspielzahl wird dabei logarithmisch aufgetragen.

Man erkennt im Wesentlichen zwei Bereiche:

  • eine geneigte Gerade und
  • eine Horizontale.

Legt man diesem Diagramm ein kartesisches Koordinatensystem zugrunde, so werden auf der Ordinate die Spannungen und auf der Abszisse die Schwingspiele berücksichtigt.

Abbildung 4: Schematisches Wöhlerdiagramm.

Abbildung 4 muss nun so gelesen werden:

Wenn die in einem zu beurteilenden Querschnitt auftretenden Spannungen infolge einer Schwingungsbeanspruchung kleiner oder maximal gleich dem Wert für die Dauerschwingfestigkeit sind (hier AD) so befinden wir uns im Idealfall im Punkt ND und die Struktur ist für diese Belastung im technischen Sinne dauerfest.

Sind die auftretenden Spannungen durch eine Spannungsamplitude kleiner – hier der Punkt S1 – als die Dauerfestigkeit, so befinden wir uns ausschließlich im Bereich bzw. unterhalb der horizontalen Geraden. Unabhängig von der Schwingspielanzahl ist die Struktur für solch eine Beanspruchung dauerfest. Das bedeutet, dass ein Dauerschwingbruch keineswegs bei dieser Beanspruchung S1 im Rahmen der Lebensdauer auftreten wird.

Wenn nun die auftretenden Spannungen im Querschnitt größer als der zulässige Wert AD sind, hier z. B. der Punkt S2, so ist die Struktur nicht mehr dauerfest. Ein solcher Zustand wird erreicht, wenn die ideale Struktur per se zu hoch beansprucht wird oder, wenn es „theoretisch grenzwertig“ ist, es jedoch Fertigungseinflüsse gibt, die dazu führen, dass die für den „grenzwertigen“ Fall ermittelten Spannungen (signifikant) ansteigen.

Im Beispiel einer im Querschnitt auftretenden Spannung S2 kann die Schwingspielzahl entsprechend im Punkt N2 abgelesen werden. Steigen die Spannungen weiter an, so bewegt man sich auf der Ordinate, der Spannungsamplitude, nach „oben“. In gleichem Maße wird die ertragbare Schwingspielzahl N reduziert. Man „wandert“ auf der Abszisse zu geringeren Werten.

Der theoretische Grenzfall ist hier, dass für eine Schwingspielzahl gleich Null der Riss auftritt. Dann wäre es im statischen Fall so, dass die Zugfestigkeit überschritten wäre. Das ist der theoretische Grenzfall im Übergang von der Dynamik zur Statik.

Beispiele für Schäden durch Schwingungen

Es gibt unzählige faszinierende Beispiele für Schwingungen, die ich vorstellen könnte. Ich möchte nur auf zwei eindrucksvolle Fälle eingehen, die die Herausforderungen und Eigenheiten von Maschinenschwingungen exemplarisch verdeutlichen.

Schwingungsbruch einer Walze

Eine Walze brach im Betrieb.

Walze gebrochen
Bild 2: Gebrochene Walze.

Bei genauerem Hinsehen, erkennt man, dass der Bruchquerschnitt unterschiedliche Bereiche besitzt. Das zeigt Bild 3.

Die Walze ist zerstört. Man erkennt jedoch im Bruchquerschnitt bereits mit dem bloßen Auge bei makroskopischer Betrachtung in Bild 3 zwei unterschiedliche Bereiche.

Schwingungen Resonanz Bruchquerschnitt
Bild 3: Bruchquerschnitt.

Der mit „1“ gekennzeichnete Bereich in Bild 3 zeigt eine offenkundig andere Fläche als der wesentlich kleinere Bereich, der in Bild 3 mit „2“ gekennzeichnet ist.

Der mit „2“ markierte Bereich wurde durch

Dauerbeanspruchung („Werkstoffermüdung“) geschädigt.

Der mit „1“ markierte Bereich ist der

Restgewaltbruch.

Aus dem Größenverhältnis der Flächen „1“/„2“ kann man sofort ablesen, dass die Nennspannungen im Querschnitt hoch waren. In Bezug auf das Wöhlerdiagramm in Abbildung 4 lagen die Spannungen im Querschnitt weit links im gelben Bereich.

Die Spannungen im Querschnitt waren also tendenziell hoch für die mechanische Werkstoffeigenschaften des Werkstoffes unter dynamischer Beanspruchung und es gab eine Vorschädigung, sodass die Querschnittsfläche im Lauf der Zeit kleiner wurde. Wird die Fläche bei gleicher äußerer Last kleiner, steigt die Spannung im Querschnitt und wird einen bereits geschädigten Querschnitt weiter schädigen.

Das ist ein klassisches Beispiel für einen

Schaden durch dynamische Beanspruchung.

Zwar ist in diesem Fall die Struktur zerstört. Es ist zum Beispiel möglich, aufgrund der bekannten Dimensionen der Walze und der Feststellung des Werkstoffes mit seinen mechanische Werkstoffeigenschaften und der Beanspruchung der Walze im Betrieb diesen Fall sozusagen im Rahmen der Analyse „rückwärts“ zu erklären.

Man kann ermitteln, welche äußeren Last nötig waren, um dieses Schadenbild zu erhalten. Wenn dies erfolgt ist, kann man zum Beispiel in einer rechtlichen Streitigkeit diskutieren, unter welchen Bedingungen es zu den notwendigen Lasten kommen konnte, die dieses Schadenbild hervorriefen. Solche Fälle sind auch im Rahmen der Dynamik im Nachgang lösbar.

Schwingungsbruch einer Welle

Man sieht in Bild 4 auch offenkundig zwei unterschiedliche Bereiche in der Bruchfläche. Das Versagen deutet auf einen zähen Biege-Gewaltbruch hin.

Bild 4: Bruch einer Antriebswelle.

Man sieht in Bild 4 auch offenkundig zwei unterschiedliche Bereiche in der Bruchfläche. Das Versagen deutet auf einen zähen Biege-Gewaltbruch hin.

Die Zone 1 verläuft quer zur Axialrichtung, ist verformungsarm, eben und matt.

Die Zone 2 verläuft schräg zur Errichtung ist sichtbar verformt, eben sowie teilweise glänzend.

Es handelt sich hierbei um die Antriebswelle des Karussells einer großen Industriefräse. Sie war über acht Riemen gespannt. Natürlich kann man den Raum stellen, dass die Riemenspannung zu hoch war. Mit dem Versagen der Welle ist jedoch das System völlig zerstört.

Im vorliegenden Fall könnte man ebenfalls über Analysen versuchen, das Schadenbild nachzubilden, um dann ebenfalls „rückwärts“ technische Indizien dafür zu finden, dass die Riemenspannung zu hoch war. Fakt ist jedoch, dass mit diesem Schadenfall die Situation mit den Riemen nicht mehr exakt festgestellt werden kann, weil das System zerstört ist. Wir haben dann:

Beweisvernichtung durch das Schwingungssystem bzw. das dynamische System.

Schwingungen als Brandursache

Die vorigen Beispiele haben angezeigt, dass die Querschnitte gebrochener Strukturen in der Regel auch Hinweise auf die Vergangenheit enthalten.

In der Realität gibt es jedoch zahlreiche Schadensfälle, die auf Schwingungen Resonanz zurückgeführt werden und nicht mehr nachgewiesen werden können.

Im Beispiel nach Bild 5 hatte sich eine Rohrverbindung gelöst. Es kam zum Austritt von Öl und letztlich zum Brand. Schwingungen wurden als Ursache in den Raum gestellt.

Bild 5: Schwingungen als Brandursache.

Wenn das Schwingungssystem zerstört ist, kann die Problematik nicht mehr nachträglich erfasst werden. Dann sind Messungen genauso wenig möglich wie Analysen, zum Beispiel mit der Methode der finiten Elemente.

Wenn darüber hinaus auch keine Querschnittsinformationen mehr zur Verfügung stehen oder nicht mehr gefunden werden können, ist es technisch nicht möglich, Rückschlüsse auf die Vergangenheit zu ziehen.

Solche Sachverhalte gehen in einem Streitfall

immer zulasten der Partei, welche beweispflichtig ist.

Warum ist das Schwingungssystem so wichtig? Hinweise liefert beim bloßen Draufschauen das exemplarische System  im Abschnitt „Schwingungssysteme haben unendliche viele Freiheitsgrade“ ebenso wie der folgende Abschnitt. Dieser Abschnitt geht nochmals detaillierter auf die Problematik des Schwingungssystems ein.

Warum ist das Schwingungssystem so wichtig?

Es ist von fundamentaler Wichtigkeit,

  • die Eigenfrequenzen und
  • die Eigenschwingungsformen

eines Schwingungssystems bei Maschinenschwingungen zu kennen oder festzustellen. Ein Sachverständiger muss also das Schwingungssystem verstehen, um substantiierte Feststellungen bei Schwingungen im Gerichtsverfahren zu ermöglichen.

Unabhängig von der absoluten Größe der Anregungen des Systems („Erregungen“) und Dämpfungen, ist die Kenntnis der wesentlichen Eigenfrequenzen und Eigenformen sehr hilfreich, um das dynamische Verhalten bewerten zu können.

Es gibt Messverfahren, um die Eigenschwingungsformen bei realen Strukturen  darstellen zu können.

Wenn man die Konstruktionsdaten zur Verfügung hat und diese mit der in der Realität umgesetzten Struktur abgleicht, kann man reale Strukturen auch verhältnismäßig einfach – allerdings mit großen Zeitaufwand – mittels geeigneter Software untersuchen.

Je nach Diskretisierung der Struktur sind dann die Analyseergebnisse zum Beispiel mit der Methode der finiten Elemente (FEM) bezüglich der Eigenschwingungsformen sehr genau. Bei den dann ermittelten Eigenfrequenzen gibt es

immer wieder teilweise deutliche Abweichungen zur Realität.

Wesentlich ist jedoch die Kenntnis der Eigenschwingungsformen, weil man dann weiß, welche „Form“ man gegebenenfalls durch „welche“ Eingriffe in die Struktur in Richtung gewünschter Frequenzbereiche verschieben muss, um unerwünschte Effekte zu vermeiden.

Dabei muss berücksichtig werden:

So etwas kann kein Experte durch Draufsehen schaffen

und insbesondere dann nicht, wenn

  • der Schaden schon passiert und
  • die Strukturen demontiert oder
  • zerstört sind.

In all diesen Fällen sind wesentliche technische Informationen verloren gegangen. Das ist bei Schwingungen im Gerichtsverfahren

immer mit einem Nachteil für die beweispflichtige Partei verbunden.

Warum das Schwingungssystem so wichtig ist, soll das folgende simple Beispiel illustrieren.

Einfluss von Randbedingungen bei Schwingungen an einem einfachen Beispiel

In der Abbildung 6 sieht man in der Draufsicht zwei einfache rechteckige Platten, die in einer FEM-Analyse in einem sogenannten Schalenmodell abgebildet wurden.

8 Analysemodell
Abbildung 6: Modell mit Randbedingung 1 / Randbedingung 2.

Mit der Bezeichnung „1“, „links“ in der Abbildung 6, sind die beiden hellblauen Ränder komplett blockiert („Randbedingung 1“ in Tabelle 1). Verschiebungen sind entlang diese blauen Ränder ausgeschlossen.

Mit der Bezeichnung „2“, „rechts“ in der Abbildung 6, sind nur die roten Ränder komplett blockiert. Verschiebungen sind „rechts unten“ möglich („Randbedingung 2“ in Tabelle 1).

Eigenschwingungsformen ("Moden")

Abbildung 7 zeigt den Vergleich der jeweils ersten Eigenform. Im Fall „1“ über beide komplett blockierte Ränder, ergibt sich der klassische Schwingungsbauch, der bei Symmetrie exakt mittig verläuft.

8 Eigenschwingungsformen Moden
Abbildung 7: Mode 1 – RB1/RB2 - 3,47 Hz/1,40 Hz.

Im Fall „2“ schwingt lediglich der freigelassene Randbereich. Die zugehörige Frequenz ist um ganze 2 Hz niedriger als im Fall „1“ mit der Einspannung über den kompletten Rand.

Knotenlinien bei Schwingungen, Vibrationen, Resonanzen

Abbildung 8 zeigt ebenfalls signifikante Unterschiede in der Eigenschwingungsform und selbstverständlich in der Eigenfrequenz. In beiden Fällen erkennt man die sogenannten Knotenlinien.

Knotenlinien bedeuten bei zweidimensionalen Strukturen, dass Eigenschwingungsformen entlang dieser Linien

„trotz Schwingung“ in Ruhe sind und es auch bleiben.

Man sieht im linken Teil der Abbildung 8 („Randbedingung 1“), dass hier die erwartete Symmetrie vorliegt. In dem Fall mit dem nur teilweise eingespannten Rand, ergibt sich eine Eigenschwingungsform, die sich als Kombination aus dem bei Symmetrie vorhandenen Schwingungsbauch nach Abbildung 7 („links“) und dem Schwingungsverhalten nach Abbildung 7 („rechts“) ergibt.

Abbildung 8: Mode 2 – RB1/RB2 - 4,11 Hz/3,41 Hz.

Mode„1“„2“
13,47 Hz1,40 Hz
24,11 Hz3,41 Hz
36,73 Hz4,45 Hz
49,58 Hz5,6 Hz

Tabelle 1: Einfluss von Randbedingungen.

Schaut man sich nun die ermittelten Eigenfrequenzen 3 und 4 nach Tabelle 1 an, so erkennt man auch hier deutliche Unterschiede.

Dieses Beispiel soll verdeutlichen, dass Randbedingungen, wie zum Beispiel

  • Anbindungen,
  • Lagerungen,
  • Bewegungsmöglichkeiten usw.

das Schwingungsverhalten von Strukturen signifikant beeinflussen.

Diese Veränderung bezieht sich auf die

Eigenfrequenzen und die zu diesen Eigenfrequenzen gehörenden Eigenschwingungsformen („Moden“).

Damit soll an dieser Stelle auch nochmals für den Laien klar und deutlich ausgedrückt werden, dass man wissen muss,

  • was man sucht und vor allem
  • bei welcher Frequenz,

damit hier technische Rückschlüsse auf Ereignisse gezogen werden können und diese – im Idealfall – zukünftig vermieden werden. Daraus folgt:

Schwingungstechnische Problemstellungen wie Maschinenschwingungen sind daher ein technisch sehr anspruchsvolles Aufgabengebiet für Spezialisten.

Technische Empfehlungen

Die Ausführungen geben einen kurzen Einblick in die fesselnde Welt der Schwingungstechnik (Schwingungen Resonanz) und die damit verbundenen Herausforderungen im Maschinenbau.

Technische Expertise ist unerlässlich.

Um mögliche Schwingungsprobleme zu identifizieren und deren Relevanz in einem Rechtsstreit zu beurteilen, ist tiefgreifendes technisches Verständnis unabdingbar. Beteiligte Parteien sollten sich daher umfassend informieren oder Experten in diesem Bereich konsultieren.

Beweisführung: Nicht so einfach wie es scheint.

Die Einleitung eines selbstständigen Beweisverfahrens oder einer Klage aufgrund von Schwingungsproblemen erfordert eine sorgfältige Abwägung. Beweise müssen gerichtsfest erbracht werden können. Ein Sachverständigengutachten ist zwar ein gängiger Beweisweg, doch er verliert seinen Wert, wenn das Schwingungssystem zerstört oder verändert wurde.

Präzise Fragestellung für den Beweisbeschluss

Sollte eine technische Analyse ergeben, dass Schwingungsprobleme gerichtsfest beweisbar sind, ist die präzise Formulierung der Beweisfragen für den Beweisbeschluss entscheidend. Diese Aufgabe sollte nicht den Juristen überlassen werden, sondern in Zusammenarbeit mit fachlich versierten Sachverständigen erfolgen.

Zusammenarbeit zwischen Technik und Recht

Diese Empfehlung entspringt keineswegs Misstrauen gegenüber Rechtsanwälten. Im Gegenteil, die Zusammenarbeit mit juristischen Experten in komplexen technischen Fällen ist stets bereichernd. Jedoch liegt das Fachgebiet der Juristen im Recht, während Schwingungstechnik ein äußerst komplexes technisches Thema darstellt. Daher ist die Hinzuziehung exzellenter technischer Expertise bei Schwingungsproblemen im Gerichtsverfahren unerlässlich.

Prozessrisiko sorgfältig abwägen

Vor Einleitung eines Rechtsstreits wegen Schwingungsproblemen sollte das Prozessrisiko sorgfältig abgewogen werden. Da Schwingungen oft nachträglich schwer gerichtsfest feststellbar sind, bleiben häufig ungeklärte Aspekte, die der nicht beweispflichtigen Partei zugutekommen können.

Schwingungstechnik im Maschinenbau ist ein faszinierendes und zugleich anspruchsvolles Feld, das sowohl technisches Know-how als auch juristisches Fingerspitzengefühl erfordert. Die Zusammenarbeit

von Experten beider Bereiche ist der Schlüssel zur erfolgreichen Bewältigung von Schwingungsproblemen in rechtlichen Auseinandersetzungen.

Prozessrisiko: Die Gefahren der Selbstüberschätzung bei Gerichtssachverständigen im Bereich der Maschinenschwingungen

In Rechtsstreitigkeiten besteht die Gefahr, dass sich Gerichtssachverständige zu fachlichen Fragen äußern, die jenseits ihrer Expertise liegen. Dies gilt insbesondere für den komplexen Bereich der Maschinenschwingungen, wo tiefgreifendes Wissen in Schwingungstechnik, Vibrationen, Resonanzen, Strukturmechanik und Strukturdynamik erforderlich ist.

Die Fallstricke von „scheinbar einfachen“ Fragen

Selbst vermeintlich einfache Fragen zu Maschinenschwingungen können für Sachverständige ohne Spezialwissen zur Herausforderung werden. Wie die allgemeine Darstellung eines Differenzialgleichungssystems (Gleichung 2) zeigt, ist es unmöglich, den Einfluss von Parameteränderungen „einfach so“ vorherzusagen.

Vorsicht vor Erfahrungswerten und Selbstüberschätzung

Aussagen wie „aus Erfahrung kann ich Ihnen sagen, dass…“ sollten daher im Bereich der Maschinenschwingungen mit Vorsicht betrachtet werden. Häufig basieren solche Einschätzungen auf Erfahrungswerten und subjektiven Einschätzungen, anstatt auf fundiertem Fachwissen. Im komplexen Zusammenspiel von Schwingungsphänomenen können selbst kleinste Änderungen gravierende Auswirkungen haben, die ohne tiefgreifende Analyse nicht vorhersehbar sind.

Vermeiden Sie teure Fehlentscheidungen

Falsche Einschätzungen von Sachverständigen können zu fatalen Fehlentscheidungen führen. Im schlimmsten Fall ziehen sie als Partei in eine Rechtsstreitigkeit, weil sie glauben, den Rechtsstreit aufgrund der Einschätzung eines Sachverständigen oder auch Juristen sicher gewinnen zu können. Deswegen empfehle ich, lieber Experten im Vorfeld und natürlich gegen angemessenes Honorar einzubinden, um das Risiko zu minimieren.

Deswegen ist es unerlässlich, mit spezialisierten Sachverständigen und Experten zusammen zu arbeiten, um fundierte Entscheidungen in Rechtsstreitigkeiten mit einer Schwingungsproblematik zu treffen. Nur Experten mit tiefgreifendem Fachwissen und langjähriger Erfahrung in der Schwingungstechnik können die komplexen Zusammenhänge beurteilen. Ich empfehle daher:

  • Setzen Sie bei Schwingungsproblemen im Rechtsstreit auf spezialisierte Sachverständige mit nachweislicher Expertise in der Schwingungstechnik.
  • Lassen Sie sich nicht von pauschalen Erfahrungswerten oder scheinbar einfachen Erklärungen blenden.

Fazit und Schlussgedanken: Schwingungen Resonanz

Die Welt der Schwingungen ist voller Faszination, birgt aber auch Gefahren. In der Technik können Schwingungen zu Schäden, Produktfehlern und sogar gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen. Im Rechtsstreit um die Verantwortlichkeit kommt es oft zu einem gordischen Knoten:

das Schwingungssystem ist meist zerstört.

Beweislast: Ein schwerwiegendes Problem auch durch Beweisvernichtung

Im Zentrum von Rechtsstreitigkeiten mit Schwingungsproblematik steht die Beweislast. Durch Beweisvernichtung lassen sich in der Realität bei Vibrationen im Gerichtsverfahren (Schwingungen Resonanz) oft keine wesentlichen technischen Feststellungen mehr treffen, da:

  • das schwingende System verändert wurde,
  • die Maschine durch den Schaden zerstört wurde sowie
  • relevante Informationen vernichtet wurden.

Anhand beschädigter Bauteile lassen sich zwar manchmal Rückschlüsse auf den Schadensverlauf ziehen, eine eindeutige Klärung ist aber häufig nicht möglich.

Die beweisbelastete Partei trägt in diesen Fällen das Risiko.

Während „Statik“ im Allgemeinen große Anerkennung genießt, wird die Schwingungstechnik, die weitaus komplexere Dynamik dahinter, oft unterschätzt. Dabei ist die Statik lediglich ein „Abfallprodukt“ der Schwingungstechnik.

In Rechtsstreitigkeiten zeigt sich häufig ein eklatantes Defizit:

klare technische Anforderungen und ein umfassendes Verständnis des Schwingungsproblems fehlen.

Die Folge ist: Uninformierte Zusagen und der naive Glaube, Schwingungsprobleme einfach lösen zu können.

Schwingungstechnik ist in der Regel äußerst komplex und zeitaufwändig.

Juristen unterschätzen diese Komplexität verständlicherweise oft.

Öffentlich bestellte und vereidigte Sachverständige können als technische Experten beratend tätig werden und Lösungen für komplexe Schwingungsprobleme erarbeiten. Dies geschieht jedoch nur im Parteiauftrag und gegen ein angemessenes Honorar.

Der gerichtliche Sachverständige im Schwingungsverfahren kann lediglich aufklären, wo Fehler gemacht wurden, wer die technische Verantwortung trägt und welche Auswirkungen diese Fehler auf die vereinbarte Leistung hatten. Eine technische Lösung kann er im Gerichtsauftrag nicht anbieten.

Fazit: Spezialisten sind unverzichtbar

Schwingungstechnische Problemstellungen erfordern tiefgreifendes Fachwissen. Schnelle Lösungen führen oft zu weiteren technischen und juristischen Problemen. Im Rechtsstreit mit einer Schwingungsproblematik ist die Hinzuziehung spezialisierter Sachverständiger daher unerlässlich. Nur Experten können die komplexen Zusammenhänge beurteilen, fundierte Gutachten erstellen und Ihre Interessen effektiv vertreten.

Wenden Sie sich frühzeitig an spezialisierte Sachverständige, um Ihre Interessen in Schwingungsverfahren zu wahren.

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