Unsere Kompetenz liegt in der Erstellung und dem Nachweis eines zuverlässigen Designs, das alle formulierten Funktionen zuverlässig erfüllt. Verschiedene Lösungen werden bewertet, um die Zuverlässigkeit des Systems zu erreichen. Ebenso optimieren wir auch die Prozesstechnik und die Montageprozesse. Denn Zuverlässigkeit und funktionale Sicherheit können nur durch eine durchgängige und lückenlose Prozesskette erreicht werden.
Die Luftfahrt (ARP 4761), Automotive (ISO 26262) oder auch Schiene/Railway (EN 50126ff) haben bereits Standards etabliert. Das Thema Zuverlässigkeit ist also nicht neu. Neu sind jedoch hohe Sicherheitsstandards, verbesserte passive und aktive Schutz- und Sicherheitsmaßnahmen. Ebenso das autonome Fahren oder die hohen Ströme und Spannungen der Elektromobilität. Sei es beim Stecken zum Schnellladen oder beim Verbinden leitfähiger Materialien. Hier sind zuverlässige Verbindungen notwendig. Denn Fehler gefährden die Funktion, führen zum ungewollten Auslösen von Sicherheitseinrichtungen oder sind auch Ursache für unerwünschte „Nebenwirkungen“ wie z.B. Erwärmung und beschleunigte Oxidation, der Alterung von Bauteilen und Werkstoffen.
Die Zuverlässigkeitsbewertung oder Design for Reliabilty ermöglicht verschiedene Designlösungen systematisch zu vergleichen, beispielsweise die Einflussgrößen zu bewerten und so die robusteste und zuverlässigste Kontakt- oder Verbindungslösung auszuwählen. Die Zuverlässigkeitsbewertung der eingesetzten Designlösungen, der Komponenten und Teilsysteme sichert zudem die Erreichung der erforderlichen Zuverlässigkeit des Gesamtsystems.
ContactEngineering bietet die Untersuchung und Optimierung der Zuverlässigkeit von tribologischen Kontakten und Systemen. Wir bieten Ihnen Lösungen für Reibungsminderung und Verschleißschutz, bewährte Entwicklungsprozesse und Zuverlässigkeitsmethoden. Zur Bildung von Synergie-Effekten und eines ganzheitlichen und durchgängigen System-Verständnisses wird die gegenseitige Förderung und Verifizierung von theoretischen und experimentellen Untersuchungen bevorzugt. Durch die Modellbildung entstehen zudem zeitnahe Ergebnisse für frühzeitige Optimierungen als Grundlage für fundierte und nachhaltige Entscheidungen.
Nachfolgend einige Anwendungsbeispiele in denen bereits System-Optimierungen durchgeführt wurden:
Zuverlässigkeit im Bereich Design, die Dimensionierung und der Festigkeitsnachweis
In diesen Bereichen gibt es zahlreiche etablierte und anerkannte Richtlinien. Der Festigkeitsnachweis liefert den Nachweis, dass die Beanspruchung der Bauteile geringer ist als die Beanspruchbarkeit der eingesetzten Werkstoffe. Bewährte Design-Prozesse sind hier bspw. Fehlerbäume (fault tree analysis, FTA), Fehleranalysen (Analyse Failure mode and effects analysis, FMEA) oder Zuverlässigkeitsmodelle (house of reliability).
Effizienz und Zuverlässigkeit von Antriebs- und Transportbewegungen
Optimierung der Transportbewegung zur Minimierung des Schwappens und der mechanischen Beanspruchungen durch mathematisches Ersatzmodell
Zuverlässigkeit von Transportbewegungen und Minimierung von Füllgut-Schwingungen. Diese Schwingungen entstehen bei Beschleunigungen durch den Transport in Abfüllmaschinen. Ziel war die Erhöhung der Maschinen- und Prozessfähigkeit, sowie der Maschinenausbringung bei zulässigen mechanischen Belastungen. Die Formulierung der Bewegungen durch ein mathematisches Ersatzmodell (gedämpfter Feder-Masse-Schwinger) ermöglichte die Optimierung der Systemparameter und eine gute Übereinstimmung mit der Realität.
Zuverlässigkeit tribologischer konzentrierter Kontakte
Untersuchung und Optimierung der Teilsysteme eines Pumpentriebwerks
Zuverlässigkeit tribologisch und mechanisch hoch beanspruchter Kontakte z.B. in Wälzlagern, Wälzkontakten in Rollen-Nocken-Triebwerken oder Gleitkontakten in Axial- bzw. Radiallagern, auch mediumgeschmierter Tribo-Kontakte. Hier gibt es bereits etablierte Lebensdauermodelle. Jedoch beschreiben diese traditionell das Versagen durch die Werkstoffermüdung unter der Oberfläche. Das heißt, alle anderen Verschleißmechanismen müssen zusätzlich betrachtet und ggf. beschrieben werden, wie z.B. das Versagen ausgehend von der Oberfläche (oberflächen-initiiertes Versagen).
Durch Bauraumoptimierung, kleinere Bauformen und höhere Belastungen werden die Schmierfilme dünner, es entstehen Spannungskonzentrationen an der Oberfläche und damit ist das Versagen ausgehend von der Oberfläche eine häufig beobachtete Ausfallursache.
Der Bau eines tribologischen Prüfstands (Tribometers) ermöglichte präzise Untersuchungen, die Ermittlung der Verschleißmechanismen und deren Grenzen, wie auch die Bewertung der Einflüsse und deren Wechselwirkungen. Mit Hilfe dieser Tribometer-Untersuchungen und der Simulation wurden Einflussgrößen des Systems beschrieben, die Fertigungsparameter der Bauteile optimiert und damit die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit optimiert. Für das Seriendesign wurden zeitgeraffte Lebensdauern ermittelt und die Ergebnisse durch ein Lebensdauermodell auf das Seriendesign übertragen.
Weitere Information zum Thema Wälzfestigkeit
Zuverlässigkeit tribologischer Gleitkontakte und Führungen
Auch hier hat sich die Analyse und Bewertung der wesentlichen Einflussgrößen bewährt. Zudem ist die Abgrenzung der Versagensmechanismen, die Erstellung einer Übersicht wichtiger Verschleißmechanismen (wear-map) sinnvoll. Für die verschiedenen relevanten Versagensmechanismen kann nun ebenfalls ein geeignetes Verschleißmodell ausgewählt werden, durch Testing verifiziert und somit die Zuverlässigkeit bewertet werden.
Weitere Einblicke erhalten Sie in den Vortragsfolien zur praxisorientierten Bewertung von Designlösungen und Anwendung der Methode an verschiedenen Design-Beispielen Link.
Zuverlässigkeit elektrischer Kontakte und Hochstromverbindungen
Design, Verifizierung und Zuverlässigkeitsbewertung elektrischer Kontakte und Verbindungen für hohe Stromdichten z.B. für Li-Ionen Batteriesysteme (eMobility). Lösbare Verbindungen wurden beispielsweise durch Schraub-Klemm-Verbindungen realisiert. Die mechanische Auslegung erfolgte nach anerkannten Richtlinien mit zusätzlicher Berücksichtigung der Alterung der Kontakte und der Verschlechterung von Übergangswiderständen (z.B. durch Relaxation und ggf. Oxidation oder Penetration).
Stoffschlüssige Verbindungen ermöglichen sehr geringe Übergangswiderstände bei robusten, leichten und kostengünstigen Designs.
Die Zuverlässigkeit der Verbindungen sichern geeignete Verifizierungsmaßnahmen.
Weitere Information erhalten Sie gerne im persönlichen Gespräch: Link zur Kontakt-Seite