Ich glaube, Du bist auf dem Holzweg. Daher erlaube ich mir mal Deine Sätze auseinander zu bauen und einzeln zu kommentieren:
So wie ich das verstehe, heißt eine höhere Auflösung bei einem DX Sensor nicht, dass ich eine höhere Detailliertheit erhalte, (...).
Mir ist nicht klar was Du mit "Detailliertheit" meinst. Ich setze das mal mit Details = Pixeln = Bildinformationen gleich.
Wäre der Satz so zu Ende, wie ich ihn oben beschnitten habe, so ist Dein Verständnis falsch. Eine höhere Auflösung bedeutet auch höhere Details. Oder vereinfacht gesagt: 20 Pixel auf gleicher Fläche sind mehr als 10 Pixel.
Nun hatte ich aber Deinen letzten Halbsatz abgeschnitten, daher der Vollständigkeit halber hier der gesamte Satz:
So wie ich das verstehe, heißt eine höhere Auflösung bei einem DX Sensor nicht, dass ich eine höhere Detailliertheit erhalte, sofern das Objektiv nicht mehr hergibt.
Wie kommst Du denn auf die Idee, dass Dein Objektiv nicht mehr hergibt? Daran würde ich keinen Gedanken verschwenden. Ich würde das einfach ausblenden. Wieso? Weil Dein Objektiv doch gleich bleibt. Du schreibst selbst "bei gleicher Brennweite". D.h. Du behältst bspw. Deine Festbrennweiten 50mm und 90mm.
Beispiel anhand des 90mm Makro:
Wenn Dein 90mm Makro bisher die 16MP an der D5100 auflösen konnte, dann kann es das auch an der D810. Wie ich oben bereits versucht habe zu beschreiben, sind die inneren 16MP genau die gleichen. Bei der D810 kommt nur außen noch ein Ring mit weiteren 20MP dazu. Das sind aber neue Bildinformationen, die bisher bei der D5100 nicht auf dem Sensor waren.
Wenn Du anstatt der D810 eine D750 hinter das 90mm schnallst, löst die innere, bisherige DX Sensorfläche, sogar noch weniger auf, nämlich nur 10,6MP. D.h. beim 90mm Objektiv erhältst Du auf der inneren DX Sensorfläche dann mit der D750 sogar weniger Details als bei Deiner jetzigen D5100.
Um das Objektiv im Gegensatz zu Deiner jetzigen D5100 bei gleicher Brennweite mehr zu fordern und ggf. bis ans Limit seiner Auflösung zu bringen, müsstest Du einen FX Sensor mit mehr als 36MP benutzen. Da weder die D750, noch die D810 solch einen besitzen, geht hiervon keine Gefahr aus. Das Problem, welches Du hier konstruierst, existiert also gar nicht.
Eine völlig andere Situation wäre es übrigens, wenn Du nicht von gleicher Brennweite ausgehen würdest, sondern von äquivalenter Brennweite. Dann würdest Du nämlich nicht neue Bildinformationen auf den FX Sensor brennen, sondern die gleichen Bildinformationen. Und dann kommt wieder das zum Tragen, dass ein 24MP Sensor der D750, genau wie ein 36MP Sensor der D810 nun mal mehr Bildinformationen beinhaltet als die 16MP Deiner aktuellen D5100.
Um diesen äquivalenten Bildausschnitt mit FX zu bekommen, müsstest Du aber alle Objektive austauschen um die äquivalenten Brennweiten zu erhalten. Das möchtest Du nicht, wenn ich Dich korrekt verstanden habe aus der Diskussion, dass Du nur das 18-105mm ersetzen möchtest.
Mal davon abgesehen, dass es die äquivalenten Brennweiten gar nicht gibt. Zumindest kenne ich kein 135mm Makro. Da würde man dann wohl auf ein 105mm oder 150mm gehen, was dann aber wieder einen anderen Bildausschnitt ergibt, aber das ist ein anderes Thema.
Dieser Unterschied zwischen gleicher Brennweite und äquivalenter Brennweite ist IMHO elementar wichtig zu verstehen.
Nun noch zu Deinem letzten Satz:
Den höchsten Detailgrad erhalten ich nur in Kombination mit einem FX Sensor.
Auch hier gilt, dass mir nicht klar ist, was Du mit "Detailgrad" meinst. Auch hier nehme ich an, Du meinst Details = Pixel = Bildinformationen. Falls ja, so ist Deine Aussage falsch. So pauschal kann man das nicht sagen.
Bei gleicher Brennweite muss ein FX Sensor Pixel um den Faktor 2,25 mehr besitzen als DX um beim belichteten DX Ausschnitt die gleichen Bildinformationen zu belichten. Das ist lustigerweise bei der D810 genau der Fall. Woher kommen die 2,25? Das ist 1,5 multipliziert mit 1,5. Also Cropfaktor Höhe mal Länge des Sensors um auf die Fläche zu kommen.
Bei äquivalenter Brennweite muss ein FX Sensor einfach nur mehr Pixel haben als der DX Sensor um mehr Bildinformationen zu belichten. Das wäre bei beiden FX Kameras der Fall, da beide mehr Pixel besitzen als Deine D5100 heute.
Ich hoffe, ich konnte etwas Klarheit verschaffen.
Ciao