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Projekt
Integrierte Sensorik für intelligente Großwälzlager (ISiG)
Antragsteller
Dr.-Ing. Florian Pape; Professor Dr.-Ing. Gerhard Poll; Professor Dr.-Ing. Marc Christopher Wurz
Fachliche Zuordnung
Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 466778958
In dem hier beantragten Forschungsvorhaben soll für wälzbeanspruchte Konstruktionselemente die Regelung durch eine Sensorintegration verbessert werden. Durch optimierte Betriebsbedingungen (wie Öldurchfluss bzw. Nachschmierung, Lagerdrehzahlen, Lagerlast) kann eine Verlängerung der Lebensdauer und die Reduktion von Reibungsverlusten ermöglicht werden. Das Gesamtziel des geplanten Vorhabens ist es, ein grundlegendes Verständnis über das Ineinandergreifen des Informationsflusses vom Maschinenelement Wälzlager bis zur Einbindung in ein Condition Monitoring System zu schaffen. Eine Zustandsüberwachung von tribologisch beanspruchten Maschinenelementen und insbesondere deren Oberflächen gelingt in diesem Projekt durch die Applikation von bauteilintegrierten Sensoren. Diese zeichnen sich neben einer höheren Empfindlichkeit für Dehnungen ebenfalls durch höhere mechanische Belastbarkeit und Langzeitstabilität aus. Die Anwendungspotentiale der neuartigen Sensorik sollen in diesem Projekt systematisch in tribologisch stark beanspruchten Bereichen erforscht werden. Dafür ist es notwendig, ein maßgeschneidertes Anwendungskonzept für Sensoren unterschiedlicher Bauart, vor allem Temperatur- und Dehnungssensoren, an relevanten Einsatzbereichen zu platzieren und kritische Betriebsbedingungen zu erfassen und im Ausgangspunkt der Schädigung Messdaten aufzunehmen und somit frühzeitig Schäden zu erkennen. Da derartige Belastungen zu oberflächlichen Beschädigungen einzelner Sensoren führen können, muss das Konzept über eine Resilienz gegenüber dem Ausfall von Sensoren verfügen. Dazu wird eine kooperative dezentrale Datenvorverarbeitung verwendet, die aus der Summe aller Messdaten fehlende Signale interpolieren kann. Zu Demonstrationszwecken des Gesamtsystems werden Realbauteile funktionalisiert und in speziellen Belastungszyklen untersucht. Dabei soll eine Regelstrecke zwischen der Datenauswertung und der Prüfstandssteuerung dazu dienen, die tatsächliche Belastung am Lager innerhalb der vorgegebenen Grenzen zu erhalten. In späteren Realapplikationen sollen so kritische Lastzustände minimiert werden. Im Hinblick auf einen grundlegenden Erkenntnisgewinn wird erwartet, dass durch die sensorbasierte Validierung von FEM-basierten Modellen in Realapplikationen die Qualität der Modellierung verbessert werden kann. Im Bezug zur anwendungsbezogenen Programmatik des SPP werden zunächst im Labormaßstab Realbauteile funktionalisiert und damit eine Validierung des neuartigen Ansatzes auf Systemebene durchgeführt. Diese Ansätze sollen in der zweiten Förderphase auf Großwälzlager übertragen werden.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
