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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.
Ziel dieser Bachelorarbeit ist die Untersuchung eines Riemen CVT-Getriebes für die Anwendung in Fahrzeugen der Mikromobilität. Nach der Darlegung des Stan-des der Technik wird durch Dauerläufe an einem Riemenprüfstand der Einfluss zwei verschiedener Keilwinkel auf das Betriebs- und Verschleißverhalten der Materialpaarung PU – PA6 ermittelt. Zudem werden anhand der Ergebnisse Varianten für einen Verstellmechanismus entwickelt. Die Vorzugsvariante wird mittels eines Variantenvergleichs ermittelt und ein konstruktiver Erstentwurf dieser erstellt. Für die Modellierung wird die 3D-CAD Software SolidWorks verwendet.
Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit Untersuchungen zu einem strukturintegrierten Verschleißsensor für die Anwendung in Kunststoffgleitschienen von Kettenförderern. Der Sensor wird dafür in Form eines elektrisch leitfähigen und auf PE-UHMW basierenden Kunststoffes in die bestehende Gleitschiene integriert. Hierfür wird das Sensorkonzept genauer erläutert, die Anforderungen an diesen dargelegt und erste Varianten für den Sensor sowie Prinzipien zur elektrischen Kontaktierung dessen erstellt und hinsichtlich relevanter Kriterien miteinander verglichen. Anhand von experimentellen Versuchen werden zudem erste leitfähige Kunststoffproben bezüglich ihrer elektrischen Eigenschaften, sowie dem Gleitreibungs- und Verschleißverhalten untersucht und in Relation zu denen von PE-UHMW bewertet.
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.