Chytrý kontrolní systém automaticky rozpoznává fáze opotřebení

Pro jejich zkušební stroj vyvinuli vědci nový software. Na obrázku jsou vidět Minh-Hai Le a Sebastian Kamerling. (Foto: Koziel/TUK)

U automobilových pneumatik nebo ozubených kol ve výrobě – tření a opotřebení vedou ke ztrátám. V naší zemi tak každý rok vzniká hospodářská škoda, která činí více než pět procent hrubého domácího produktu. Proto je důležité vyvíjet materiálové kombinace, jako jsou systémy z plastu a kovu, s lepším chováním při tření. Zde hraje roli takzvané tribologické zkoušení. Výzkumníci z Kaiserslauternu poprvé vyvinuli systém, který automaticky rozpoznává fáze opotřebení a přímo analyzuje data. Tuto technologii představí od 12. do 16. dubna na digitální výstavě Hannover Messe na společném stánku Výzkum a inovace Porýní-Falc.

Na katedře kompozitních materiálů pod vedením profesora Dr. Aloise K. Schlarba na Technické univerzitě Kaiserslautern (TUK) vyvíjejí výzkumníci nové materiály. Zkoumají mimo jiné, jak lze prodloužit životnost při působení tření a opotřebení. V této souvislosti odborníci hovoří o tribologii, vědě o tření, opotřebení a mazání.

Pro tento účel se používají různé zkušební stroje, například tribometr s jehlou a diskem, nazývaný také Pin-on-disc. Při něm je malý pravoúhlý vzorek (jehla) upevněn v držáku. Nad ním je umístěn kovový disk, který přímo leží na vzorku. Tento zkušební stroj umožňuje otáčení disku po několik hodin. Na zařízení jsou senzory, které měří přítlačnou a třecí sílu, a infračervený senzor zaznamenává teplotu. „Umožňujeme řídit rychlost pomocí motoru a přítlačnou sílu disku pomocí stlačeného vzduchu, teplotu lze také regulovat,“ říká doktorand Sebastian Kamerling. „Touto technologií simulujeme různé podmínky, kterým jsou součásti vystaveny během provozu,“ dodává inženýr. „Naměřená data nám pomáhají sledovat chování materiálového páru. Pod tím rozumíme kombinaci základního tělesa z plastu a protilehlého tělesa z kovu; jednoduše řečeno systém plast-kov.“

To, co je zvláštní: pro toto zkoušení vyvinuli inženýři z Kaiserslauternu nyní systém, který je na světě unikátní. „Řídí jednak stroj,“ pokračuje Kamerling. „Zároveň rozpoznává, kdy je dosažena stabilní fáze, tj. kdy začíná prakticky relevantní fáze opotřebení a může začít samotné měření.“ Dosud bylo k tomu potřeba manuální řízení. Technologie je také schopná automaticky nastavovat novou úroveň zatížení. Navíc systém přímo vyhodnocuje získaná data. „Naše metoda nám umožňuje měřit a analyzovat mnohem více dat v kratším čase,“ říká dále vědec. „To nám například pomáhá přesněji charakterizovat vlastnosti zkoušeného materiálu.“

Postup není zajímavý jen pro výzkum, ale i pro průmysl, protože takové zkušební techniky hrají v mnoha firmách důležitou roli při určování opotřebení materiálu. Technologie může pomoci, aby tento proces probíhal rychleji a efektivněji. Nová metoda výrazně snižuje nároky na zkoušky. Také lze tímto způsobem snížit materiálové a nákladové nároky.

Na digitální výstavě Hannover Messe představí svůj zkušební stroj a speciálně vyvinutý řídicí a měřicí systém.

Odpovědi na otázky:

Nicholas Ecke
Katedra kompozitních materiálů
Tel.: 0631 205-5753
E-mail: nicholas.ecke[at]mv.uni-kl.de

Sebastian Kamerling
Katedra kompozitních materiálů
Tel.: 0631 205-4634
E-mail: sebastian.kamerling[at]mv.uni-kl.de