TU Chemnitz, Professur Fördertechnik: Fakultät: Institut: Professur Fördertechnik: Arbeitsgruppe Anwendungstechnik Erneuerbare Werkstoffe:
Kombinierte Trag- und Gleitelemente aus WPC
Gleitelemente und Komponenten für Fördersysteme aus Holzverbundwerkstoffen
Grundlage der Untersuchungen bildete die Werkstoffgruppe WPC (Wood Polymer Composite). Im WPC werden Holzfasern mit einer Kunststoffmatrix in einem Verbundwerkstoff vereint. Der Werkstoff aus diesen Einzelmaterialien besitzt höhere Steifigkeiten und Festigkeiten als die Polymermatrix, ist recycelfähig und kann durch Spritzguss, Extrusion bzw. Pressen verarbeitet werden.
Die Forschungsaktivitäten konzentrieren sich auf drei grundlegende Fragestellungen:
- Unter welchen Bedingungen ist es möglich, WPC als Gleitelement (z.B. Gleitleiste) in Fördersystemen einzusetzen?
- Welche Bauweisen sind nötig, um Systemkomponenten (z.B. Tragprofile) aus WPC in Fördersystemen anzuwenden?
- In wie weit ist es möglich, den Mehrwert aus der Kombination beider Ansätze (Trag- und Gleitelement) technisch sinnvoll zu nutzen?
Die Charakterisierung der tribologischen Eigenschaften von WPC für den Einsatz als Gleitelement erfolgte schrittweise über vergleichende Untersuchungen.
In einem 24-Stunden-Dauerversuch wurde der dynamische Gleitreibwert µ gemessen und zusammen mit dem resultierenden Verschleiß der Reibpaarung, belastungsabhängig (p*v-Wert) in den so genannten Tribologiewert T überführt. Dadurch wurde eine vergleichende praxisnahe Bewertung möglich. Jede Reibpaarung besteht aus zwei Reibpartnern (A, B). Bei den Untersuchungen kamen für A unter anderem spritzgegossene Probekörper aus WPC mit dem Matrixmaterial PP und dem Füllstoff (Weichholz Fichte-Tanne) in einer 50/50 mass.% Mischung unter Zusatz von 4 mass.% Haftvermittler sowie Proben aus reinem PP, Fichte sowie extrudiertem PE-UHMW (Stand der Technik) zum Einsatz. Als Reibpartner fungierten Proben B aus Kunststoff und Stahl. Hergestellt wurden diese aus handelsüblichen und häufig verwendeten Förderketten bekannter Werkstoffzusammensetzung.
Im Ergebnis wurde deutlich, dass abhängig vom Reibpartner (Kunststoff oder Stahl) und der Höhe der Belastung sich Verschleiß sowie dynamischer Reibwert und damit der Tribologiewert durch die Verwendung von WPC absenken lassen. Der Einsatz des Werkstoffes in einem Gleitelement macht demnach grundsätzlich Sinn und bietet je nach Reibpaarung Vorteile gegenüber dem Stand der Technik.
Hinsichtlich der verschiedenen Einflussparameter auf das festgestellte Verhalten sollen weiterführende tribologische Untersuchungen Aufschluss geben.
Der Einsatz von WPC in Komponenten eines Fördersystems wurde in einem ersten Schritt in der Anwendung als Tragelement (Tragprofil) in einem Hängeförderer im Versuchsfeld der TU Chemnitz geprüft.
Grundlegend war es dazu notwendig, gewonnene Erkenntnisse im Bereich Werkstoffrezeptur und Werkstoffverarbeitung, Halbzeugfertigung sowie Fügetechnik zu verknüpfen.
Im Ergebnis wurde ein Hybridprofil aus Aluminium und extrudierten WPC gestaltet, in ein vorhandenes Fördersystem integriert und einem Dauerlauftest mit verschiedenen dynamischer Belastungsstufen F(t) unterzogen. Ziel des Versuches war es, sehr praxisnah Hinweise hinsichtlich der werkstoffgerechten Gestaltung zu erhalten bzw. ohne große Umwege erste Schwachstellen von Werkstoffrezeptur und Bauweise zu finden.
Es wurde festgestellt, dass nach ca. 3000 Stunden Versuchszeit keine sichtbaren Schäden an der Hybridstuktur und speziell am WPC-Element erkennbar sind. Weiterhin wurde deutlich, dass eine Kombination von Trag- und Gleitelement grundlegend möglich ist.
Die Ergebnisse dienen als Basis für weitere Forschungsarbeiten auf dem Gebiet.
Ansprechpartner
|
Projektdatenblatt
|
