Inteligentny system testowy automatycznie rozpoznaje fazy zużycia

Dla swojej maszyny testowej naukowcy opracowali nowe oprogramowanie. Na zdjęciu widoczni są Minh-Hai Le i Sebastian Kamerling. (Zdjęcie: Koziel/TUK)

Ob opony samochodowe czy koła zębate w produkcji – tarcie i zużycie prowadzą do strat. W tym kraju rocznie powstaje szkoda społeczno-gospodarcza, która stanowi ponad pięć procent produktu krajowego brutto. Dlatego ważne jest opracowywanie kombinacji materiałów, takich jak systemy tworzywo sztuczne-metal, z lepszym zachowaniem się przy tarciu. W tym odgrywa rolę tak zwane badanie tribologiczne. Naukowcy z Kaiserslautern opracowali po raz pierwszy system, który automatycznie rozpoznaje fazy zużycia i bezpośrednio analizuje dane. Technikę tę zaprezentują od 12 do 16 kwietnia na cyfrowej Hannover Messe na wspólnym stoisku Nauka i Innowacje Nadrenia-Palatynat.

Na katedrze Kompozytów w prof. dr. Aloisa K. Schlarba na Politechnice Kaiserslautern (TUK) naukowcy rozwijają nowatorskie materiały. Badają między innymi, jak można zwiększyć trwałość pod wpływem tarcia i zużycia. Eksperci mówią w tym kontekście o tribologii, nauce o tarciu, zużyciu i smarowaniu.

Do tego używa się różnych maszyn testowych, takich jak tribometr igła-tarcza, zwany także pin-on-disc. W tym przypadku mała prostokątna próbka (igła) jest mocowana w uchwycie. Na nią nakłada się metalową tarczę, która leży bezpośrednio na próbce. W tym stanowisku testowym tarcza może się obracać przez kilka godzin. Na urządzeniu znajdują się czujniki mierzące siłę nacisku i tarcia, a także czujnik podczerwieni rejestrujący temperaturę. „Podajemy prędkość za pomocą silnika i siłę nacisku tarczy za pomocą ciśnienia powietrza, można także regulować temperaturę” – mówi doktorant Sebastian Kamerling. „Dzięki tej technice odtwarzamy różne warunki, na które narażone są elementy podczas pracy” – dodaje inżynier. „Odczyty pomiarowe pomagają nam zobaczyć, jak zachowuje się para materiałowa. Pod tym rozumiemy połączenie podstawowego ciała z tworzywa sztucznego z przeciwciałem z metalu; w prostych słowach system tworzywo sztuczne-metal.”

Co jest wyjątkowe: do tego testu inżynierowie z Kaiserslautern opracowali obecnie system unikalny na skalę światową. „Po pierwsze, steruje on maszyną” – kontynuuje Kamerling. „Wykrywa, kiedy osiągnięto fazę stałą, czyli kiedy zaczyna się faza zużycia istotna dla praktyki, i może rozpocząć właściwy pomiar.” Dotychczas wymagało to ręcznego sterowania. Technologia ta potrafi także automatycznie ustawić nowy poziom obciążenia. Co więcej, system bezpośrednio analizuje zgromadzone dane. „Nasza metoda pozwala na pomiar i analizę znacznie większej ilości danych w krótszym czasie” – mówi naukowiec. „Pomaga nam to na przykład w dokładniejszej charakterystyce właściwości próbki materiałowej.”

Metoda ta jest interesująca nie tylko dla badań naukowych, ale także dla przemysłu, ponieważ takie techniki testowe odgrywają ważną rolę w wielu firmach w celu określenia zużycia materiałów. Technologia ta może pomóc w przyspieszeniu i usprawnieniu tego procesu. Wysiłek związany z przeprowadzaniem testów jest znacznie zmniejszony dzięki nowej metodzie. Ponadto można obniżyć koszty materiałowe i finansowe.

Na cyfrowej Hannover Messe prezentują swój tester i specjalnie do tego opracowany system sterowania i pomiaru.

Odpowiedzi na pytania:

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

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