Diese Studie [1] stellt eine sensorintegrierende Passfeder (SiP) vor, ein intelligentes Maschinenelement, das eine direkte, kalibrierfreie Messung der übertragenen Umfangskräfte und des Drehmoments in Passfederverbindungen ermöglicht. Durch Topologieoptimierung und gezielte Steifigkeitsauslegung wird die Geometrie so angepasst, dass bereits eine minimale Anzahl an Dehnungsmessstreifen ausreicht, um den vollständigen Deformationszustand präzise zu erfassen. Drahtlose Datenübertragung und effiziente Datenreduktion gewährleisten eine zuverlässige und reibungslose Integration in bestehende Systeme. Durch die raumneutrale Einbettung aller Sensor- und Elektronikkomponenten bleibt die volle mechanische Funktionalität erhalten, während gleichzeitig intelligente Überwachungsfunktionen hinzugefügt werden. Als skalierbares Baukastensystem stellt die SiP eine potentielle Schlüsseltechnologie für digitale Zwillinge, prädiktive Instandhaltung und fortschrittliche Condition-Monitoring-Anwendungen dar.

[1]          A. Hasse et. al., „Development and analysis of sensor-integrating feather-key connections“, Apr. 2025.

Passfederverbindungen zählen zu den bewährtesten und am weitesten verbreiteten Lösungen für Welle-Nabe-Verbindungen. Sie vereinen hohe Funktionssicherheit mit einer außergewöhnlich einfachen Montage und Demontage – Eigenschaften, die sie seit Jahrzehnten zu einem Standard in der Antriebstechnik machen. Die Auslegung der Drehmomentübertragung erfolgt auf Basis der zulässigen Flächenpressung nach DIN 6892 [1], während die Dauerfestigkeit gemäß der etablierten Vorgehensweise der DIN 743 [2] unter Berücksichtigung von Kerbwirkungszahlen β bestimmt wird.

Jüngste experimentelle Untersuchungen unter Torsionsbeanspruchung [3] belegen jedoch eindrucksvoll, dass die gängige Annahme „Je höher die Festigkeit des Wellenwerkstoffs, desto höher die Festigkeit der Verbindung“ nicht uneingeschränkt zutrifft. Ursache hierfür ist die Reibdauerermüdung – ein Schädigungsmechanismus, der insbesondere hochfeste Werkstoffpaarungen wie 42CrMo4+QT und 18CrNiMo7-6E empfindlich beeinträchtigt. Die gewonnenen Erkenntnisse erlaubten es, die bisherigen Kerbwirkungszahlen gezielt zu justieren und damit die Auslegungssicherheit für diese Verbindungstechnologie entscheidend zu erhöhen.

Damit stehen nun belastbare Daten und optimierte Auslegungsgrundlagen zur Verfügung, die Passfederverbindungen nicht nur in konventionellen, sondern auch in hochdynamischen Anwendungsbereichen zuverlässig und wirtschaftlich nutzbar machen.

1]         „DIN 6892, Mitnehmerverbindungen ohne Anzug – Passfedern – Berechnung und Gestaltung“. Beuth Verlag, 2012.

[2]        „DIN 743, Tragfähigkeitsberechnung von Achsen und Wellen“. Beuth Verlag GmbH, 2012.

[3]        F. Kresinsky, A. Hasse, und E. Leidich, „Gestaltfestigkeit dynamsich rein torsionsbeanspruchter Passfederverbindungen“, AiF, 20055, 2021.

Vom 28. bis 30. Juli 2025 versammelte die ECOTRIB an der ETH Zürich führende Wissenschaftler:innen, Ingenieur:innen und Industrievertreter:innen aus aller Welt, um neueste Erkenntnisse und zukunftsweisende Ansätze im Bereich der Tribologie zu diskutieren.

Wir hatten die Freude, im Rahmen der Poster-Session zwei unserer aktuellen Forschungsarbeiten zu präsentieren:

• Contact Mechanics Analysis of Laser-Structured Surfaces
• Integrating Green Tribology into Product Design: A Planetary Boundaries Approach to Absolute Sustainability

Die Konferenz zeichnete sich durch eine außergewöhnliche Bandbreite an Themen aus – von hochspezialisierten technischen Fragestellungen bis hin zu überraschenden Alltagsbezügen (Tribologie beim Weintrinken inklusive). Besonders beeindruckend war die inspirierende Atmosphäre, die den fachlichen Austausch förderte und zahlreiche neue Perspektiven eröffnete. Hochkarätige Vorträge, lebhafte Diskussionen und internationale Vernetzung machten ECOTRIB 2025 zu einem echten Meilenstein in unserem wissenschaftlichen Jahr.