Neuartiges Kräftemessen

Forschen wollen

12.08.2019

Das Pioneer Fund Projekt nutzt ein Wälzlager als Sensor, um die Lebensdauer von Bauteilen abzuschätzen.

Sie sind in fast jedem technischen System zu finden, egal ob in elektrischen Rollläden oder in Großgetrieben von Windrädern. Überall sind die Antriebswellen mit so genannten Wälzlagern versehen. Die Maschinenelemente werden eingesetzt, um rotierende Bauteile in einem stehenden System zu positionieren und zu lagern, sagt Tobias Schirra, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fachbereich Maschinenbau der TU Darmstadt. Getriebe jeglicher Art sind ein wichtiges Anwendungsgebiet.

Schirra, der auf Produktentwicklung und Maschinenelemente spezialisiert ist, hat zusammen mit seinem Fachbereichskollegen Georg Martin eineinhalb Jahre an einer Weiterentwicklung geforscht. Aus einem Standard-Wälzlager haben sie ein Sensorlager gemacht, mit dem sich unter anderem Lasten und Schmierfilmdicke messen lassen. Die Neuentwicklung soll helfen, „den Zeitpunkt der nächsten Wartung abzuschätzen oder wann das Bauteil ausgetauscht werden muss“, berichtet Schirra. Die Lebensdauer lässt sich so besser vorhersagen, Betriebsabläufe reibungsloser gestalten.

Andere, mit extra Sensoren ausgestattete Lager auf dem Markt benötigen mehr Platz.

Eingebaut haben die TU-Forscher dabei keine zusätzlichen Messfühler, sondern sie verwenden die elektrischen Eigenschaften des Wälzlagers selbst als Sensor. „Wir halten quasi eine Art Spannungsmessgerät an die Lagerringe“, erklärt Tobias Schirra vereinfacht das Prinzip. Der Vorteil der TU-Technologie: „Andere, mit extra Sensoren ausgestattete Lager auf dem Markt benötigen mehr Platz. Unsere Entwicklung verbraucht dagegen nicht mehr Platz als ein herkömmliches Lager“, betont er.

Bei der Hannover Messe stellten die TU-Forscher ihre Technologie vor und knüpften Kontakte zu Unternehmen. Erste Reaktionen, berichten Schirra und Martin, waren bereits ermutigend. „Dank der Unterstützung des Pioneer Fund können wir uns jetzt auf die weitere Entwicklungsarbeit konzentrieren“, sagen sie. Die Förderung sichert eine Vollzeitstelle für die nächsten eineinhalb Jahre.

Ein funktionstüchtiger technologischer Demonstrator existiert bereits. Die Forscher wollen nun die Eignung der Technologie als Sensor validieren, Grenzen und Genauigkeit des Messprinzips genau untersuchen. Ein Prototyp soll gebaut werden. In drei oder vier Jahren hoffen sie auf die Marktreife ihres Sensorlagers.

Hintergrund

Der Pioneer Fund, ein gemeinsames Innovationsförderprogramm der TU Darmstadt und des ENTEGA NATURpur Instituts gGmbH, fördert die Überführung wissenschaftlicher Ergebnisse in die praktische Anwendung mit jährlich insgesamt 600.000 € zur Verfügung (300.000 € seitens TU, 300.000 € seitens ENTEGA NATURpurInstitut gGmbH). Seit 2016 unterstützt der Fund Projekte in drei Förderlinien, unter anderem in der Programmlinie ACTIVATOR, aus der die vorgestellten Projekte stammen.