Intelligent testsysteem herkent automatisch slijtagefasen

Voor hun testmachine hebben de onderzoekers nieuwe software ontwikkeld. Op de foto zijn Minh-Hai Le en Sebastian Kamerling te zien. (Foto: Koziel/TUK)

Of het nu gaat om autobanden of tandwielen in de productie – wrijving en slijtage leiden tot verliezen. Hier in Nederland ontstaat daardoor jaarlijks een maatschappelijk schadebedrag dat goed is voor meer dan vijf procent van het bruto binnenlands product. Daarom is het belangrijk om materiaalkombinaties zoals kunststof-metaalsystemen te ontwikkelen met een beter wrijvingsgedrag. Hierbij speelt de zogenaamde tribologische test een rol. Onderzoekers uit Kaiserslautern hebben hiervoor voor het eerst een systeem ontwikkeld dat slijtagefasen automatisch herkent en gegevens direct analyseert. De techniek presenteren zij van 12 tot 16 april op de digitale Hannover Messe bij de gezamenlijke stand Onderzoek en Innovatie Rheinland-Pfalz.

Bij de leerstoel voor Verbundwerkstoffe onder leiding van Professor Dr. Alois K. Schlarb aan de Technische Universiteit Kaiserslautern (TUK) ontwikkelen de onderzoekers nieuwe materialen. Ze onderzoeken onder andere hoe de levensduur kan worden verlengd onder invloed van wrijving en slijtage. In dit verband spreken experts van tribologie, de wetenschap van wrijving, slijtage en smering.

Daartoe worden verschillende testmachines gebruikt, zoals de stift-schijf-tribometer, ook wel Pin-on-disc genoemd. Daarbij wordt een kleine rechthoekige proef (stift) in een houder geklemd. Daarboven wordt een metalen schijf geplaatst die direct op de proef ligt. In deze testopstelling kan de schijf meerdere uren draaien. Aan het apparaat zitten sensoren die de contact- en wrijvingskracht meten, daarnaast registreert een infraroodsensor de temperatuur. "Daarbij regelen we de snelheid met een motor en de contactdruk van de schijf met luchtdruk, ook de temperatuur kan worden aangepast," zegt promovendi Sebastian Kamerling. "Met deze techniek simuleren we verschillende omstandigheden waaraan onderdelen tijdens gebruik worden blootgesteld," vervolgt de ingenieur. "De meetwaarden helpen ons te zien hoe de materiaalcombinatie zich gedraagt. Hiermee bedoelen we de combinatie van een basiskern van kunststof met een tegenkern van metaal; eenvoudig gezegd een kunststof-metaalsysteem."

Het bijzondere: voor deze test hebben de ingenieurs uit Kaiserslautern een wereldwijd uniek systeem ontwikkeld. "Het stuurt onder andere de machine," vervolgt Kamerling. "Het herkent wanneer een constante fase is bereikt, dat wil zeggen wanneer de voor de praktijk relevante slijtagefase begint en de daadwerkelijke meting kan starten." Tot nu toe was daarvoor handmatige bediening nodig. Ook is de techniek in staat automatisch een nieuw lastniveau in te stellen. Daarnaast analyseert het systeem de gegenereerde data direct. "Met onze methode kunnen we veel meer gegevens in kortere tijd meten en analyseren," zegt de onderzoeker verder. "Dit helpt ons bijvoorbeeld ook om de eigenschappen van het materiaalmonster veel preciezer te karakteriseren."

De methode is niet alleen interessant voor onderzoek, maar ook voor de industrie, omdat dergelijke testtechnieken in veel bedrijven een rol spelen bij het bepalen van materiaalverslijtage. De technologie kan helpen om dit werk sneller en efficiënter te laten verlopen. De proefopstelling wordt met de nieuwe methode aanzienlijk eenvoudiger. Ook kunnen materiaal- en kostenbesparingen op deze manier worden gerealiseerd.

Op de digitale Hannover Messe presenteren zij hun testmachine en het speciaal daarvoor ontwikkelde besturings- en meetsysteem.

Vragen beantwoorden:

Nicholas Ecke
Lehrstuhl für Verbundwerkstoffe
Tel.: 0631 205-5753
E-mail: nicholas.ecke[at]mv.uni-kl.de

Sebastian Kamerling
Lehrstuhl für Verbundwerkstoffe
Tel.: 0631 205-4634
E-mail: sebastian.kamerling[at]mv.uni-kl.de