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Im Rahmen eines Forschungsprojektes soll ein Verschleißsensor basierend auf elektrisch leitfähigem ultrahochmolekularem Polyethylen für Kunststoffführungselemente entwickelt und durch einen Formpressprozess in die Struktur herkömmlicher Gleitschienen integriert werden. In diesem Beitrag wird sich dabei auf die bisherigen Untersuchungen zur elektrischen Leitfähigkeit und den tribologischen Eigenschaften von zwei verschiedenen extrinsisch leitfähigen PE-UHMW/Carbon Black Compounds fokussiert.
Additive Fertigung, auch generische Fertigung oder 3D-Druck, ist eine der Schlüsseltechnologien der nächsten Jahre bzw. Jahrzehnte. Sie findet dort Anwendung, wo konventionelle Fertigungstechnologien an ihre Grenzen stoßen, wo nur kleine Stückzahlen oder kostenintensive Materialien benötigt werden. Diesem Thema widmet sich auch die Hochschule Mittweida seit vielen Jahren in Lehre und Forschung. Einen kurzen Überblick über die erzielten Forschungsergebnisse in den Bereichen Lasermikrosintern, Selective Laser (Micro) Melting, (Hochrate) Micro Cladding, Laserauftragschweißen, FDM-Druck (leitfähiger) Strukturen auf Textilien und Entwicklung eines Hochgeschwindigkeits-Rotationsdruckverfahrens soll dieser Beitrag geben.
Die Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) und die vorausschauende Wartung (Predicted Maintenance) gelten als Schlüsselinnovationen der Industrie 4.0. Im Zuge dessen arbeiten Forscher der Professur Intelligente
Maschinensysteme an einem Kunststoffgleitlager, welches eine integrierte Sensorik besitzt, die dem Anwender die Überwachung von Betriebsdaten ermöglichen soll. Die aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff hergestellte Sensorik trägt dazu bei, dass in Echtzeit sowohl eine Aussage zur Lagertemperatur als auch zum Verschleißgrad des Lagers getroffen werden kann.
Damit lassen sich Wartungsintervalle besser planen und ein
prophylaktischer Austausch von noch gebrauchsfähigen Lagern kann vermieden und damit Kosten gesenkt werden. Dafür sind umfangreiche numerische Untersuchungen zum mechanischen, thermischen und elektrischen Verhalten des Gleitlagers durchgeführt worden. Außerdem sind die Auswerteelektronik und Werkstoffe entsprechend den Anforderungen der Sensorik entwickelt bzw. ausgewählt worden.
In industriellen Anwendungen sind Tragkettenförderer weit verbreitet, wobei die Kunststoffführungsschienen als eine wesentliche Komponente des Fördersystems und als primäre Verschleißteile dienen. Aktuell erfolgt die Verschleißüberwachung entweder visuell durch menschliche Inspektion, was höhere Kosten und Ausfallzeiten verursacht, oder durch die Integration externer Sensorik, die spezielles Fachwissen bei Installation, Wartung und Auswertung erfordert und mit hohen Installationskosten verbunden ist.
In einem aktuellen Forschungsprojekt wird eine neuartige Lösung entwickelt, bei der die Verschleißsensoren direkt in die Führungsschienen integriert werden. Diese Sensoren sollen nicht nur den Verschleiß überwachen, sondern auch als tragende multifunktionale Strukturen fungieren.
Die Integration von Verschleißsensoren in die Führungs-schienen verspricht, den Überwachungsprozess zu optimieren, indem manuelle Inspektionen und die Integration externer Sensoren vermieden werden. Die Herausforderung besteht darin, Materialien und Sensoren zu entwickeln, die den Anforderungen industrieller Umgebungen gerecht werden und gleichzeitig eine präzise Verschleißüberwachung ermöglichen. Numerische Simulationen spielen eine entscheidende Rolle bei der Bewertung und Optimierung der Leistungsfähigkeit der Sensoren unter verschiedenen Bedingungen.
Mit dem neuartigen Lösungsansatz können sowohl zukünftige als auch Bestandsanlagen ausgerüstet und die Überwachung kostengünstig automatisiert werden. Dies führt zu einer verbesserten Effizienz, Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Anlagen.
