Ein »eigenartiges Gefühl« befiel Michael Luke, als er vergangene Woche mit der Eisenbahn über die Kölner Hohenzollernbrücke rumpelte. Denn der Zug, in dem der Leiter der Abteilung »Ermüdungsverhalten und Eigenspannungen« des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik (IWM) in Freiburg saß, war auf unrühmliche Weise bekannt geworden. Der auf den Namen Wolfsburg getaufte ICE 3 war exakt hier am 9. Juli 2008 entgleist. Vermutlicher Grund für das Desaster: Achsbruch. Doch der Zufall trieb es noch toller. Luke war nämlich auf dem Weg nach Köln, um vor einem kleinen Kreis von Materialkundlern einen Vortrag zu halten. Thema: »Bruchmechanische Bewertung von Radsatzwellen mittels experimenteller und rechnerischer Methoden«. Für Laien: Was passiert, wenn bei der Bahn eine Achse bricht? Und kann ich das vorhersehen?

So etwas passiert einem Forscher eher selten: Jahrelang beschäftigt er sich mit seinem von außen betrachtet eher unspektakulären Forschungsgegenstand, in diesem Fall mit den Achsen von Eisenbahnen. Und plötzlich ist seine Arbeit nicht nur höchst aktuell, sondern existenziell – für die Bahn und ihre Kunden. Wegen reißender oder brechender Achsen ist der Stolz der Bahn, der ICE 3 und der ICE-T mit Neigetechnik, in Verruf geraten. Bis Februar 2009, schätzen Bahn-Sprecher, werden akribische Sicherheitsüberprüfungen den Fahrplan beeinträchtigen.

»Sicherer und wirtschaftlicher Betrieb von Eisenbahnfahrwerken« heißt das auf einmal so relevante, vom Bundesforschungsministerium geförderte Projekt der TU Clausthal und des IWM, an dem auch die Bahn und die Bahnindustrie beteiligt sind. Es geht unter anderem um das Geschehen im Achsmaterial unter den enormen Alltagsbelastungen. Dabei werden insbesondere die aktuellen hochfesten Stähle ins Auge gefasst, die manchmal ein besonders unangenehmes Verhalten zeigen. Lange Zeit halten sie sich prima – und dann kommt es relativ plötzlich zum Bruch. Michael Luke hat übliche Radsatzwellen-Werkstoffe experimentell untersucht und gleichzeitig ihr Verhalten mit dem Computer modelliert. »Wir liegen mit unserer Modellierung meist im Streubereich der Messergebnisse«, sagt er zufrieden – das heißt, seine rechnerischen Vorhersagen treffen die Realität. Das Versagen der Achse wird berechenbar.

Die Bahn steht vor einem dringend nötigen Paradigmenwechsel

Luke und seine Kollegen aus der Materialforschung würden sich zwar hüten, laute Kritik an der Bahn, der Aufsichtsbehörde Eisenbahn-Bundesamt (EBA) oder den Zugherstellern zu formulieren. Doch was sie zum Reißen und Brechen von Bahnachsen zu sagen haben, lässt de facto den bisher üblichen Umgang mit sicherheitsrelevanten technischen Komponenten wie den Bahnachsen ziemlich alt aussehen. Man könnte sogar von einem technischen Paradigmenwechsel sprechen.

Das alte Bahn-Paradigma lautet: Wir planen, berechnen und bauen eine Radachse so, dass sie innerhalb einer festgelegten »Lebensdauer« nicht kaputtgehen kann. Wir kennen das Material, wissen, wie es sich unter Belastung verändert, wir wissen alles über die Einsatzbedingungen, die sogenannten Lastfälle, und wir wissen, wann es versagt, also bricht. Dann rechnen wir einen Sicherheitszuschlag hinein – und bekommen ein Bauteil, das »dauerfest« ist. In gewissen Abständen schauen wir noch einmal nach, ob es Fehler gibt, Materialfehler vielleicht oder Herstellungsfehler. Am Ende des Zeitraums, für den Dauerfestigkeit gesichert ist, werfen wir das Ding weg.

Vorbei. Die Idee von der Dauerfestigkeit starb in den letzten Jahren mehrere kleine Tode. Denn es trat etwas auf, was es überhaupt nicht geben darf: Risse. Die zerstörte Achse des ICE 518 Wolfsburg liegt zwar immer noch zwecks Untersuchung beim Bundesamt für Materialforschung und -prüfung in Berlin, doch allgemeine Expertenmeinung ist, dass hier ein sogenannter Ermüdungsbruch vorlag. Man kennt das von der Büroklammer. Oft genug hin und her gebogen, reißt sie irgendwann ein – und bricht. Im August fand man bei der Inspektion eines ICE-T wieder einen Riss. Und vor zwei Wochen noch einen.

Jetzt schießen die Spekulationen ins Kraut. ICE-3-Achsen sind wie die Achsen der Neigetechnikzüge hohl und aus einem innovativen Leichtbaustahl hergestellt – hält der nicht? Sind die Anforderungen deutscher Bahntrassen zu hoch? Wurden die Strapazen der Strecke Köln–Frankfurt mit ihren Steigungen falsch eingeschätzt? Leidet das Material, weil hierzulande – anders als in Frankreich, Spanien oder Japan – Hochgeschwindigkeitszüge auch auf Rumpelstrecken fahren, die sie mit Güterzügen teilen?