Sistema di verifica intelligente riconosce automaticamente le fasi di usura

Per la loro macchina di prova, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo software. Nella foto sono visibili Minh-Hai Le e Sebastian Kamerling. (Foto: Koziel/TUK)

Che si tratti di pneumatici o di ingranaggi nella produzione – attrito e usura portano a perdite. Nel nostro paese si genera ogni anno un danno economico che rappresenta oltre il cinque percento del prodotto interno lordo. Per questo motivo è importante sviluppare combinazioni di materiali come sistemi plastica-metallo con un comportamento di attrito migliore. In questo ruolo entra in gioco la cosiddetta prova tribologica. Ricercatori di Kaiserslautern hanno sviluppato per la prima volta un sistema che riconosce automaticamente le fasi di usura e analizza i dati direttamente. La tecnologia verrà presentata dal 12 al 16 aprile alla Hannover Messe digitale presso lo stand collettivo Ricerca e Innovazione Renania-Palatinato.

Al dipartimento di materiali compositi presso il Professor Dr. Alois K. Schlarb dell'Università Tecnica di Kaiserslautern (TUK), i ricercatori sviluppano materiali innovativi. Esaminano tra l’altro come prolungare la durata di vita sotto l’effetto di attrito e usura. Gli esperti parlano in questo contesto di tribologia, la scienza dell’attrito, dell’usura e della lubrificazione.

Per questo vengono utilizzate diverse macchine di prova come il tribometro a stilo e disco, chiamato anche Pin-on-disc. In questo caso, una piccola provetta rettangolare (stilo) viene fissata in un supporto. Sopra viene inserito un disco di metallo che poggia direttamente sulla provetta. In questa macchina di prova il disco può ruotare per diverse ore. Sul dispositivo ci sono sensori che misurano la forza di contatto e di attrito, inoltre un sensore a infrarossi rileva la temperatura. «In questo modo impostiamo la velocità tramite un motore e la forza di pressione del disco tramite aria compressa, e anche la temperatura può essere regolata», spiega il dottorando Sebastian Kamerling. «Con questa tecnologia riproduciamo diverse condizioni a cui sono sottoposti i componenti durante il funzionamento», aggiunge l’ingegnere. «I valori di misurazione ci aiutano a capire come si comporta l’accoppiamento dei materiali. Per accoppiamento dei materiali si intende la combinazione di un corpo di base in plastica con un controcorpo in metallo; in parole semplici, un sistema plastica-metallo.»

La particolarità: per questa prova gli ingegneri di Kaiserslautern hanno sviluppato un sistema unico al mondo. «Gestisce da un lato la macchina», prosegue Kamerling. «Riconosce quando si raggiunge una fase costante, cioè quando inizia la fase di usura rilevante per la pratica e può iniziare la vera misurazione.» Finora era necessaria una regolazione manuale. Inoltre, la tecnologia è in grado di impostare automaticamente un nuovo livello di carico. Inoltre, il sistema valuta direttamente i dati raccolti. «Con il nostro metodo possiamo misurare e analizzare molte più informazioni in tempi più brevi», continua il ricercatore. «Questo ci aiuta, ad esempio, a caratterizzare con maggiore precisione le proprietà del campione di materiale.»

Il metodo non è interessante solo per la ricerca, ma anche per l’industria, poiché in molte aziende queste tecniche di prova sono utilizzate per determinare l’usura dei materiali. La tecnologia può aiutare a rendere più rapido ed efficiente questo lavoro. La quantità di prove necessarie si riduce sensibilmente con il nuovo metodo. Ma si può anche ridurre l’impiego di materiali e i costi.

Alla Hannover Messe digitale presentano la loro macchina di prova e il sistema di controllo e misurazione appositamente sviluppato.

Risposte alle domande:

Nicholas Ecke
Dipartimento di Materiali Compositi
Tel.: 0631 205-5753
E-mail: nicholas.ecke[at]mv.uni-kl.de

Sebastian Kamerling
Dipartimento di Materiali Compositi
Tel.: 0631 205-4634
E-mail: sebastian.kamerling[at]mv.uni-kl.de