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Modularer und flexibler Aufbau des Tribometers © V-Research
Modularer und flexibler Aufbau des Tribometers © V-Research

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ACR-Serie Infrastruktur: Tribometer

06.09.2018

Um effektiv und schnell das Verschleiß- oder Reibungsverhalten (Tribologie) von Werkstoffpaarungen identifizieren zu können, braucht es möglichst exakte und flexible Testmethoden. Die Versuchsergebnisse aus den Tribometerexperimenten bilden die Grundlage für die Expert/innen von V-Research, neue Erkenntnisse über die gesuchten Wirkprinzipien abzuleiten. Für die experimentellen Untersuchungen hat das ACR-Institut V-Research in Zusammenarbeit mit der Dr. Tillwich GmbH Werner Stehr ein modulares Tribometer entwickelt.

Durch die Berücksichtigung der tribologischen Wirkprinzipien und Zusammenhänge können Entwicklungsingenieure vielfältige Produktwertsteigerungen realisieren. Eine Herausforderung bei der Optimierung tribologischer Systeme ist, dass die Wechselwirkungen in der Regel sehr komplex sind und zusätzlich stark von Umgebungseinflüssen wie z.B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit usw. beeinflusst werden. Um unter diesen Voraussetzungen erfolgreich zu sein, bedient sich V-Research einer streng systematischen Methodik, welche auf der Kombination von theoretischen und experimentellen Untersuchungen des Tribosystems beruht. Um effektiv und schnell das Verschleiß- oder Reibungsverhalten von Werkstoffpaarungen identifizieren zu können, legt V-Research großen Wert auf eine möglichst exakte Modellierung des realen Tribosystems in einer tribologischen Modellprüfung. Die Versuchsergebnisse aus den Tribometerexperimenten bilden die Grundlage für die Expert/innen von V-Research, neue Erkenntnisse über die gesuchten Wirkprinzipien ableiten.

Für die experimentellen Untersuchungen wurde in Zusammenarbeit mit der Dr. Tillwich GmbH Werner Stehr und auf Basis der Vorgaben von V-Research ein modulares Tribometer entwickelt. Durch den modularen und flexiblen Aufbau (flexible Probengeometriegestaltung, Sensorik usw.) des Tribometers kann die Modellierung der Tests so ausgeführt werden, dass der Versuchsaufbau und die Versuchsbedingungen dem realen Bauteil möglichst angeglichen werden. Je nach Geometrie können auch ganze Bauteile als Probekörper direkt geprüft werden. Das modulare Tribometer bietet somit mehr Möglichkeiten, auch schwer modellierbare Kontakte, in einem Temperaturbereich von -40°C bis +300°C zu testen.

Zur Auswertung der Versuche sind eine Vielzahl von Analysen möglich:

•zeitlicher Verlauf von Reibkraft (Haftreibung, Gleitreibung)

•geschwindigkeitsabhängige Reibkraft (Stribeckkurve)

•Losbrech-/Anlaufverhalten

•Drehmoment

•Lastabhängigkeiten von Reibung und Verschleiß

•kumulierter Verschleiß

•Temperaturentwicklung usw.

Neben den definierten Rahmenbedingungen sind die wesentliche Vorteile dieser experimentellen Versuche am Tribometer gegenüber Realbauteilprüfungen die geringeren Prüfkosten und die kürzeren Prüfzeiten.

Das neue Tribometer wurde unter anderem bereits für die Optimierung von Kunststoffgleitlagern der Palfinger Europe GmbH eingesetzt. Die Palfinger Europe GmbH ist Weltmarkt- und Technologieführer im Bereich hydraulischer Hebe-, Lade- und Handlingsysteme. Für spezielle Gleitlagerungen greift Palfinger auf Gleitlagerkunststoffe der faigle Kunststoffe GmbH zurück. faigle ist Spezialist für Kunststoffhalb- und Fertigteile mit umfassendem Know-how in der Entwicklung, Herstellung, Bearbeitung und Anwendung von Kunststoffen für verschiedenste tribologische Anwendungen (z. B. Rollen für Fahrtreppen oder Gleitplatten für Schienenfahrzeuge).

In einem gemeinsamen Forschungsprojekt mit Palfinger und faigle hat V-Research die tribologischen Wechselwirkungen in Polymergleitlagern, wie sie in den Ladesystemen für Nutzfahrzeuge und im maritimen Bereich von Palfinger eingesetzt werden, durch Bauteilanalysen und experimentelle Simulationen am Tribometer analysiert. Durch das gemeinsame Forschungsprojekt konnte Wissen aufgebaut werden, welches direkt in der Produktentwicklung sowohl bei Palfinger als auch bei faigle genutzt werden kann. Zusätzlich konnte durch das Projekt auch die Zusammenarbeit zwischen Hersteller und Anwender gestärkt werden.

www.v-research.at

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