Unsere Stärken liegen in der durchgängigen Bearbeitung (Messtechnik, Verifizierung, Zuverlässigkeitsbewertung, Know-How in Theorie und Praxis) und dadurch der gesamtheitlichen Betrachtung von tribologischen Aufgaben. Wir bieten Ihnen
- Analysemethoden unter Berücksichtigung der Versagensmechanismen
- Methoden wie FMEA, DRBFM, DoE, Reliability-Blockdiagramme
- Prüfpläne und Prüfumfänge, Test-Spezifikationen
- die messtechnische Erfassung und Auswertung (Wöhler/Bauteilfestigkeit, Kombination mit Weibull)
- die Ermittlung von Kenngrößen, Lebensdauern, Ausfallraten, Erwartungswerten
- Erfassung und Bewertung von Einflussgrößen wie z.B. Temperaturabhängigkeit
- Raffungstests unter Berücksichtigung der Versagensmechanismen
- Lösungen für die systematische Verbesserung von Systemen (evidence-based durch Messtechnik)
Simulation, Modell- und Tribometer-Untersuchungen ermöglichen
- ein robustes verifiziertes Design
- ein umfassendes Verständnis der Vorgänge und wichtiger Parameter, ein tieferes Produktverständnis
- Kenntnis der Einflüsse und deren Wechselwirkungen, der Belastungsgrenzen und der Ausfallmechanismen
- Aussagen zur Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Produkte, Link zur Zuverlässigkeit
Diagnose bis kontinuierliche Überwachung (Condition-Monitoring)
im Bereich Testing oder auch “im Feld” ermöglichen beispielsweise
- unzulässige Betriebsbedingungen, Fehlbedienungen oder Beschädigungen im Betrieb zu erkennen
- Ausfälle und Stillstandszeiten zu vermeiden
- Aussagen zum Gesundheitszustand und Prognosen zur Lebensdauer
- Optimierung der Betriebsstrategien und Umgebungsbedingungen z.B., um Wartungsintervalle und Lebensdauern zu verlängern
Messtechnik
Die Messtechnik ermöglicht
- die Erfassung von Systemgrößen, Merkmalen und wichtigen Parametern
- eine solide Grundlage für die Systembeschreibung, für die Verifizierung und Systemoptimierung und nachhaltige Entscheidungen (evidence based)
Analyse und Optimierung der Teilsysteme eines Pumpentriebwerks.
Durchgeführte Messtechnik-Projekte für die Systemoptimierung und Verifizierung von Berechnungsmodellen
Nachfolgend einige Anwendungsbeispiele, einige unserer bereits durchgeführten Messtechnik-Projekte
Optimierung der Transportbewegung in Verpackungs- und Abfüllmaschinen zur Minimierung des Schwappens und der mechanischen Beanspruchungen durch mathematisches Ersatzmodell.
Systemoptimierungen und Effizienzsteigerungen von Antrieben durch die Optimierung der kinematischen Bewegungen und der Führungen
Messtechnik als Grundlage für die Ableitung von Systemoptimierungen. Zur Ermittlung eines ganzheitlichen und durchgängigen System-Verständnisses hat sich die gegenseitige Förderung und Verifizierung von theoretischen und experimentellen Untersuchungen bewährt. Die Betrachtung durch unterschiedliche sich ergänzende bzw. gegenseitig verifizierende Methoden ermöglicht die Bildung von Synergie-Effekten.
Im Bereich der Verpackungstechnik wurde die Transportbewegung bei Verpackungsmaschinen optimiert und ein Überschwappen des Füllgutes bei hohen Beschleunigungen auch bei kurzen Transportzeiten vermieden. Das Ersatzmodell (gedämpfter Feder-Masse-Schwinger) beschreibt die Transportbewegung mathematisch und bietet damit die Optimierung der Bewegungsfunktion und Minimierung von Schwingungen bzw. der Auslenkung der Flüssigkeit.
Weitere Information zu den Themen:
Kontaktanalyse
Diagnose elektrischer Kontakte, Elektromobilität
Zuverlässigkeit
Energieeinsparung, Energieeffizienz
Tribologische Kontakte und experimentelle Untersuchungen durch Versuchsaufbauten oder Tribometer, Erfassung aller lebensdauer- und zuverlässigkeits-relevanten Daten
Tribometer sind für tribologische Untersuchungen optimierte Prüfaufbauten und ermöglichen die Durchführung von experimentellen Tribometer-Testings, Analogie-Untersuchungen und experimentellen Simulationen. Wesentliche Vorteile sind
- die Untersuchung von tribologischen Kontakten unter bekannten und messtechnisch gut zugänglichen Bedingungen und damit die präzise Erfassung von Vorgängen im Kontakt. Erwerb eines tieferen Verständnisses der Systemvorgänge, Einflüssen, Wechselwirkungen und Zusammenhänge.
- die Belastungen, Betriebs- und Umgebungsbedingungen können genau geregelt und kontinuierlich erfasst werden.
- eine hohe Flexibilität. Es können weite Bereiche unterschiedlicher Betriebs- und Umgebungsbedingungen eingestellt und untersucht werden. Dabei werden Belastungen oder Lastkollektive i.d.R. durch die Produkte "im Feld" vorgegeben.
- die verkürzte Prüfdauer. Aus Zeitgründen kann auch unter verschärften Bedingungen (zeitgerafft) geprüft werden. Dazu ist jedoch eine Übertragung der Ergebnisse auf die Betriebs- und Randbedingungen der Produkte "im Feld" erforderlich.
- die zeitnahe Verifizierung von Simulationen und Lebensdauermodellen
Link zu Projekten im Bereich Tribometer-Testing
Tribometer zur präzisen Untersuchung von Wälzkontakten. Die Belastungen, Betriebs- und Umgebungsbedingungen werden vorgegeben. Wichtige tribologische Parameter wie Temperaturen, Kräfte, Reibung, Kontaktwiderstände werden gemessen. Die auftretenden Verschleißmechanismen wie Verschleiß, Ermüdung werden durch das Monitoring erfasst. So werden Einflüsse und Wechselwirkungen auf die Betriebslebensdauer der Kontakte bewertet. Zudem kann die Prüfdauer durch beschleunigte Tests verkürzt werden. Diese Ergebnisse verifizieren die Berechnungen, Simulationen und aufgestellte Lebensdauermodelle.
Condition Monitoring (CM)
Zur Online-Überwachung von Anlagen wird das Condition Monitoring (CM) erfolgreich eingesetzt. Damit lässt sich der Gesundheitszustand, der Herzschlag Ihrer Maschinen überwachen. So werden Abweichungen von Sollwerten frühzeitig erkannt. Durch Modelle wird die weitere Entwicklung und die Lebensdauer prognostiziert. Ziel ist die Früherkennung und Vermeidung von Ausfällen, von Folgeschäden und ungeplanten Stillstandzeiten. Vor allem bei kostenintensiven Großanlagen, wie z.B. Windkraftanlagen, Druckmaschinen oder auch Prüfbänken ist das Monitoring bereits Stand der Technik. An den Systemen kann so permanent oder in Zeitintervallen eine Diagnose erstellt werden. Ergänzend können zusätzlich die Schmierstoff-Parameter untersucht werden, um unerwünschte Veränderungen der Schmierstoffe zu erkennen.
Durch das Condition Monitoring können Ermüdungsschäden (sogenannte Pittings) zuverlässig detektiert und zustandsabhängige Reparaturen geplant werden (predictive maintenance). Ausfälle, Folgeschäden und ungeplante Stillstandszeiten werden vermieden.
In experimentellen Untersuchungen, auf Prüfanlagen oder bei Tribometern kann die Schadensentwicklung beobachtet und der Versuch zum richtigen Zeitpunkt abgeschaltet werden, wenn das Schadenskriterium erreicht wird.
Eine Zustandsüberwachung kann anhand der Reibungskräfte, Verschleiß, Temperaturen, Körperschall und Laufgeräuschen durchgeführt werden.
Die Auswertung der Mess-Signale kann durch Grenzwerte erfolgen. Für hochdynamische Signale wie Körperschallsignale können Auswertungen der Mittelwert (RMS-Wert) und im Frequenzbereich (z.B. durch eine Hüllkurvenanalyse) erfolgen. Diesen etablierten Verfahren detektieren unzulässige Betriebsbedingungen, Veränderungen und Entwicklung noch vor einem Schaden und Ausfall.
Zuverlässigkeitsbewertung und Lebensdauerberechnung, Schadensakkumulation und Derating
Für die Lebensdauerabschätzung und Schadensakkumulation werden die versagensrelevanten Beanspruchungen erfasst. Die Schadensakkumulation ermöglicht Beanspruchungen und den Einfluss auf die Lebensdauern (Wöhlerlinien) zu bewerten. Die Kontaktanalyse bietet den permanenten Abgleich mit Lebensdauermodellen und die Prognose der Restlebensdauer.
Qualitätskontrolle und Güteprüfung
Qualitätskontrolle und Güteprüfung von Produkten. In Wälzlagern oder generell bei Wälzkontakten werden Geräusch- und Körperschallmessungen erfolgreich bei Endkontrollen (End-of-Line-Tests) eingesetzt.
Auffälligkeiten in verschiedene Frequenzbereiche weisen auch auf verschiedene Schadensarten hin. So sind z.B. niederfrequente Messwerte häufig struktur- oder formbedingt, z.B. durch eine Unwucht im System oder eine Rundlaufabweichung. Damit wird durch die Frequenzanalyse die Ursache der Schwingungen ermittelt. Ein Vergleich mit bekannten Frequenz-Signaturen, die Diagnose spezifischer Schäden ist möglich.
Die akustische Güteprüfung ist ein vielseitiges, zerstörungsfreies Verfahren, um die Funktion, Qualität und Zuverlässigkeit von Produkten und Fertigungsprozessen sicherzustellen. Sie liefert Informationen über das Schwingungsverhalten und gibt dadurch Auskunft über unzulässige Abweichungen im Fertigungs- und Produktionsprozess. Damit kann die Qualität des Produktes beurteilt oder ein gewünschtes Verhalten eingestellt werden.
Kontaktanalyse zur Qualitätskontrolle und Güteprüfung
Messtechnik zur Erfassung der Kontaktbedingungen und physikalischer Größen rund um Kontakte
Die Messtechnik und das Monitoring von Kontakten unterstützt die zielgerichtete Verifizierung, vermeidet Folgeschäden an anderen Komponenten und ermöglicht die Ableitung von Systemoptimierungen. Zur Ermittlung eines ganzheitlichen und durchgängigen System-Verständnisses hat sich die gegenseitige Förderung und Verifizierung von theoretischen und experimentellen Untersuchungen bewährt. Die Betrachtung durch unterschiedliche sich ergänzende bzw. gegenseitig verifizierende Methoden ermöglicht die Bildung von Synergie-Effekten auch für die Digitalisierung, smart Service und prädiktive Instandhaltung.
Diagnose elektrischer Kontakte, Elektromobilität
Kräfte, Drehmoment und Reibwertmessungen
Montageparameter in Schraubverbindungen, Schraubfall-Analyse
Energieeffizienz, Energieeinsparung
Widerstände, Übergangswiderstände und Temperaturen
Geräusche und Schwingungen, NVH (Noise, Vibration, Harshness)
System- und Strukturanalysen zur Minimierung störender Geräusche im Bereich der Automotive-Entwicklung im Gebiet NVH (Noise, Vibration Harshness).
Störende Geräusche, die Systemoptimierungen erfordern, sind z.B. das Bremsen-Quietschen durch selbsterregte Reibschwingungen, das Rattern der Scheibenwischer, Lüftungsgeräusche oder quietschende Verbindungen der Innenausstattung.
Durch die Analyse von Geräuschen und Bewegungen der mechanischen Bauteilstrukturen werden Ursachen identifiziert und entsprechende Optimierungen durchgeführt wie z.B. kinematische, schwingungstechnische, Kontakt- und Werkstoff-Optimierungen.
3D-Beschleunigungsmessungen an einer Bremsscheibe, die Anregung der Struktur erfolgte durch einen Impulshammer. Sind die Eigenfrequenzen der Bauteile bekannt, gilt es diese im Betrieb nicht anzuregen. Ansonsten kann es zu einer Resonanzkatastrophe und Versagen von Bauteilen führen. Zumindest entstehen aber sehr unangenehme Geräusche und Schwingungen, ein Rattern und Quietschen. Dies gilt es ebenso zu vermeiden.
Der Klang als Qualitätsmerkmal, Sound-Design und Sound-Engineering
Bereits in der Entwicklung können Risikogebiete erkannt werden, Kontakte simuliert werden, Einflüsse und Streuungen beurteilt werden, Sensitivitätsstudien für die maßgeblichen Effekte (z.B. Werkstoffe, Abmessungen und Toleranzketten, unterschiedliche Last- und Bewegungskollektive) durchgeführt werden.
Bei Musikinstrumenten steht ein harmonischer, differenzierbarer Klang im Mittelpunkt. Harmonischen Klängen liegen strenge Gesetzmäßigkeiten zugrunde. Sind Schwingungen in Harmonie, so wirken sie angenehm, aufbauend und ausgleichend. Wenn nicht, dann werden sie schnell als störend empfunden und können zu Reklamationen führen. Auch bei hochwertigen technischen Produkten, z.B. beim Schließen einer Autotür und bei Schalt- oder Antriebsgeräuschen von Elektromotoren, gibt es große klangliche Unterschiede, die von Kunden deutlich wahrgenommen werden. Von diesen Klängen ziehen Kunden oft Rückschlüsse auf die Gesamtqualität eines Produkts.
System- und Strukturanalysen
System- und Strukturanalysen zur Ermittlung der Beanspruchungen und Minimierung von zusätzlichen Beanspruchungen von Bauteilen durch überlagerte Schwingungen, zur Ermittlung von Feldlasten und Ableitung von Prüfprofilen.
Eine dynamisch beanspruchte Schraubenfeder eines Pumpentriebwerks zeigte der Hubbewegung überlagerte wellenförmige Bewegungen der Windungen und damit eine deutlich höhere Beanspruchung als gemäß der statischen Federberechnung zu erwarten war. Die Anregung erfolgte durch Beschleunigungsimpulse des Nockentriebwerks. Die Optimierung der Windungsabstände der Feder und damit der Federkennlinie verringert Schwingungen und erhöht die Dämpfung. Das führt zu einer deutlich geringeren Beanspruchung.
Montageprozesse und Verbindungstechniken
Gerade die Funktionen von reibkraftschlüssigen Verbindungen sind sehr stark von den Reibwerten abhängig. So helfen Kraftmessungen um die erforderlichen Montagekräfte, Ausdrückkräfte und die Streuungen zu ermitteln. Ebenso Drehmomenten- und Drehwinkelmessungen, um die Streuung von Bauteilen und Reibwerten bei der Montage zu beherrschen bzw. Abweichungen festzustellen. Damit ermöglichen die Designvorgaben und die Prozessüberwachungen kontrollierbare beherrschte Montageprozesse.
Links zu
Die Kraftmessung in Verbindungen
Schraubfall-Analyse
Fügekraft bei Montageprozessen
Die Fügekraft ist beim Verbinden von Stecksystemen aufzubringen. Gerade bei großen Steckern/Connectoren werden gleichzeitig mehrere Steckverbindungen verbunden und so auch große Steckkräfte benötigt, die die ergonomischen Grenzen des Monteurs nicht überschreiten dürfen. Es ist also ein Kompromiss aus Montier- und Demontierbarkeit und der Anpresskraft der Kontaktfedern erforderlich. Um dennoch Funktion und Zuverlässigkeit sicherzustellen, führen wir Berechnungen und ergänzende Verifizierungen, sowie tribologische Systemoptimierungen durch. Die Fügekraft ist auch ein Qualitätskriterium oder eine Möglichkeit Fehler oder Abweichungen in der Produktion festzustellen.
Link zu Fügekraft- oder Montagekraftmessung
Mindestkontaktdruck, Widerstand als Funktion der Kraft
Bei zu geringem Anpressdruck steigt der Kontaktwiderstand an. Bei sehr geringem Anpressdruck steigt der Widerstand sogar exponentiell. Es entsteht Wärme oder ein Versagen des Kontaktes. Daher ermitteln wir den Mindestkontaktdruck in Abhängigkeit der Werkstoffe, Beschichtungen, Hilfsstoffen, der Kontaktform und der Randbedingungen auf unseren Prüfständen.
Link zu Mindestkontaktdruck und Kontaktwiderstand
Messtechnik zur Verifizierung von Festigkeitsnachweisen, Berechnungen und Simulationen
Körper sind nicht starr, sondern sie verändern durch die Beanspruchung ihre Form. Diese Veränderung der Form führt zu Verformungen oder Dehnungen. Durch applizierte Dehnmessstreifen (DMS) messen wir die Dehnungen und berechnen daraus die Spannungen in Bauteilen.
Link zur Dehnungsmessung und Spannungsmessung
Beispiel einer Torsionsmoment-Messung durch eine Vollbrücke mit vier aktiven Dehnungsmesstreifen (DMS) in den Richtungen der Hauptspannungen. Die Verformungen durch die Beanspruchungen werden gemessen. Daraus werden die Spannungen berechnet.
Wärmeübergangsprüfstand zur Verifizierung von thermischen Modellen und CFD-Simulationen.
Wärmeübergang und Entwärmung
Wärmeübergangsprüfstand zur Verifizierung von thermischen Modellen und CFD-Simulationen. Ob Leistungselektronik, Hochstromanwendungen, Energiespeicher oder Energieübertragung. Solartürme, Sonnenwärmekraftwerk oder Solarwärmekraftwerk (auch solarthermisches Kraftwerk) nutzen das Sonnenlicht für die Energiegewinnung. Die Wärme wird auf ein Medium übertragen. Diese Anlagen beinhalten elektrische, thermische und mechanische Kontakte und Verbindungen, unser Spezialgebiet.
Temperaturen in Hochstromverbindungen, Vermeiden von Schäden in Überstromsituationen
Insbesondere bei Hochstromkontakten oder Leistungsbauteile führt ein unzureichender Übergangswiderstand zu erhöhter Temperatur. Die Temperatur wiederum führt zu einer beschleunigten Oxidation und Oxidschichtbildung in den Kontakten. Die Oxidschichtbildung vergrößert den Übergangswiderstand weiter. Ein negativer Kreislauf.
Temperaturen werden relativ einfach berührungslos durch Thermographie oder durch Sensoren z.B. Thermocouples gemessen. So wird sichergestellt, dass die Auslegung und Dimensionierung in Ordnung sind, Kabel und trennende Elemente wie Schalter und Schmelzsicherungen nicht überhitzen.
Links zu
Wärmemanagement
Berechnung und Simulation
Temperaturmessung
Messaufbau zur Temperaturmessung an Kabeln für einen elektrischen Antrieb. Die Kabel dürfen weder im Betrieb noch in Überstromsituationen überhitzen.
Reibkorrosionsprüfstand, unser speziell für kleine Reibwege und moderate Frequenzen (1 Hz) optimierte Prüfstand. Über einen einstellbarem Exzenterantrieb, das kugelgelagerte Pleuel und den ebenfalls kugelgelagerten Hebelarm wird die reversierende Bewegung für die Prüfung erzeugt. Eine Messuhr überprüft den tatsächlichen Reibweg am Steckkontakt Mikrometer-genau. Während des Tests wird der Durchgangswiderstand präzise durch einen Milliohmmeter durch das Vier-Draht-Messverfahren gemessen und dokumentiert.
Reibkorrosionsprüfung und Durchgangswiderstandsmessung
Der Widerstand elektrischer Kontakte ist eine wichtige Funktion. Nur bei geringem Widerstand werden Signale übertragen oder in der Leistungselektronik minimiert ein geringer Widerstand die Verlustleistung und damit die Erwärmung. Unsere Stärke ist das Design und die Zuverlässigkeitsbewertung von Kontakten.
Die tribologischen Eigenschaften in Kontakten bestimmen auch den elektrischen Widerstand. So gibt es Zusammenhänge zwischen dem elektrischen Widerstand und der Relativbewegungen im Kontakt. Es gibt zudem Zusammenhänge der Relativbewegungen und des Verschleißes. Die Reibwerte der Kontakte bestimmen die Steckkräfte.
Beispielsweise ist Reibkorrosion fretting wear friction corrosion in Kontakten ein Hinweis, dass sich Oberflächen und die Eigenschaften des Kontaktes verändern. Zum Nachweis der Funktionen führen wir Berechnungen und ergänzende Tests durch.
Eine andere Ursache für sich verändernde Durchgangswiderstände sind veränderte Bedienungen für die Kontakte. Beispielsweise ändert sich die Vorspannkraft nach der Montage durch Setzen und Relaxation und auch temperaturabhängig. Herausfordernd bei den elektrischen Verbindungen sind die in der Regel kurze Klemmlängen die nur geringe Setzbeträge erlauben, die relativ geringe Festigkeiten bzw. die Kriechneigung der verspannten Werkstoffe, wie auch Temperarturwechsel durch die Strombelastung. Dies kann zum Vorspannkraftverlust führen.
Ihre Vorteile und unsere Ziele sind durch qualitativ hochwertige und zuverlässige Messdienstleistungen unsere Kunden bei der Beurteilung der Situation vor Ort zu unterstützen, die technischen Herausforderungen unserer Kunden zu erfassen und zu beschreiben. Unser Know-How in den Bereichen Messtechnik, Verifizierung, Zuverlässigkeit in Theorie und Praxis ermöglicht es bei Bedarf Abhilfemaßnahmen und Verbesserungen zu erarbeiten.
Weitere Information erhalten Sie gerne im persönlichen Gespräch: Link zur Kontakt-Seite