TU Chemnitz, Professur Fördertechnik: Fakultät für Maschinenbau: Institut für Fördertechnik und Kunststoffe: Professur Fördertechnik: Stiftungsprofessur Technische Textilien - Textile Maschinenelemente:

Zerstörungsfreie Prüfung von Zugmitteln aus HM-HT-Polymerfasern

Die Entwicklung eines automatisierbaren zerstörungsfreien Prüfverfahrens für dynamisch belastete Zugmittel in sicherheitsrelevanten Anwendungen der Fördertechnik stellt eine große Herausforderung dar. Obwohl hochfeste und hochmodulare Faserwerkstoffe seit mehr als dreißig Jahren verfügbar sind, ist es bis heute aus unserer Sicht nicht gelungen ein praxistaugliches Prüfgerät, wie es für Stahlseile zur Verfügung steht, zu entwickeln. Aus der Literatur sind verschiedene Ansätze bekannt, Faserseile mit Hilfe intrinsischer Sensoren zu überwachen. Häufig werden elektrisch oder optisch leitfähige Materialien integriert, die nach einer gewissen Einsatzdauer brechen. Ebenso sind Verfahren bekannt, bei denen die Dehnung der Zugmittel als Indikator für deren Zustand herangezogen wird. Aus unserer Sicht ist für die o.g. Zielanwendung weder die Bestimmung der Zugmittellänge noch die Durchgangsprüfung mit elektrischen oder optischen Leitern geeignet um die komplexen Verschleißmechanismen in Polymerfaserseilen wiederzugeben und um belastbare Rückschlüsse auf den Verschleißzustand zu ziehen.

Die Entwicklung eines Prüfgerätes setzt grundsätzlich die Beantwortung der folgenden Fragestellungen voraus:

• Welche Kennwerte müssen messtechnisch bestimmt werden, um Rückschlüsse auf den Zustand eines Faserseils ziehen zu können?
• Wie können die identifizierten Kenngrößen zerstörungsfrei und praxistauglich bestimmt werden?

In einem ersten Schritt wird daher durch geeignete Modellierung das Belastungs-Dehnungs-Verhalten der zu prüfenden Faserseile nachgebildet. Dabei sind sowohl strukturelle als auch materielle Einflüsse zu berücksichtigen.

Verschleißinduzierte Änderungen der Modellparameter müssen nun in einem weiteren Schritt zerstörungsfrei bestimmt werden können. Dazu existieren verschiedene messtechnische Ansätze. Zurzeit wird an einem Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung mit Hilfe von Ultraschallwellen gearbeitet. Aufgrund ihrer Struktur sowie des polymeren Charakters der Prüfstücke ist dafür eine relativ aufwendige Modifizierung bekannter Prüfanordnungen nötig.

Die Verfahrensentwicklung mündet in der Realisierung eines Prüfgerätes, mit dem der Zustand von Zugmitteln geprüft und diese anhand festgelegter Kriterien nach „gut" und „schlecht" klassifiziert werden können. Aufgrund der vielfältigen Ausprägungen von Faserseilen erscheint eine Klassifizierung bezüglich ausgewählter Referenzproben als zweckmäßig. Neue und definiert verschlissene Seilstücke dienen als Referenzobjekte deren Merkmale ermittelt und gespeichert werden. Das unbekannte bzw. zu prüfende Seil gleichen Typs kann nun stückweise vermessen und dessen Merkmale mit den gespeicherten verglichen werden. Der Vergleich erfolgt dabei mit Methoden der Korrelationsanalyse, wie Sie beispielsweise in der Spracherkennung zum Einsatz kommen. Ein rechnergestütztes Prüfgerät, welches entlang des Prüfseils bewegt wird, ist somit in der Lage, den Zustand jedes Seilsegments zwischen „neu" und „ablegereif" einzuordnen. Ein solches System zur automatischen Klassifizierung von Objekten benötigt eine Lernphase ist aber dadurch auf verschiedenste Prüfobjekte bzw. Anwendungsfälle portierbar.