Mit den an der Forschungsstelle verfügbaren Prüfverfahren zur Reibwertermittlung können verschiedene metallisch blanke oder beschichtete technische Oberflächen hinsichtlich ihres Übertragungsverhaltens charakterisiert werden. Weiterhin können reibwerterhöhende Applikationen oder Zwischenelemente sowie verschiedenste Zwischenmedien (Schmiermittel, Montagepasten, … auch Klebstoffe) bewertet werden. Außerdem kann ebenfalls das Verhalten unter dynamischen Lasten untersucht werden. Es gibt zwei Prüfstände, an denen Haft- bzw. Gleitreibwerte (auch Reibbeiwert oder Reibungszahl) ermittelt werden können. Die Laborprüfstände unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Beanspruchungsrichtung (Querkraft und Torsion) in der zu untersuchenden Reibwertfuge. Die Untersuchungen basieren dabei grundsätzlich auf der Annahme des coloumb’schen Reibgesetzes (FR=µ·FN).

Die Modelluntersuchungen hinsichtlich Schwingverschleiß erfolgen auf dem Reibklötzchenprüfstand. Diese Untersuchungen werden im Gegensatz zur Reibdauerermüdung ohne dynamische Beanspruchung des Grundwerkstoffes durchgeführt. Eine Flachzugprobe wird einseitig eingespannt und der gewünschte Schlupf über die Klötzchenaktuatoren eingestellt. Eine Besonderheit dieses Prüfstandes ist die Möglichkeit, neben den üblichen Linienkontakten auch flächige Kontakte zu prüfen. Die Pressung im Kontakt kann über die Vorspannung der Reibklötzchenhalterung eingestellt werden. Die Materialien von Grund- und Gegenwerkstoff sowie von Beschichtungen können frei variiert werden. Die Verschleißmessungen mittels Konfokalmikroskop werden am Grundwerkstoff durchgeführt. Darüber hinaus kann mit einer Hochpräzisionswaage der Verschleiß der Reibklötzchen ermittelt werden.

Die experimentellen Modelluntersuchungen, um die Beständigkeit gegen Schwingungsverschleiß (engl. Fretting Wear) oder Gleit- bzw. Reibverschleiß (auch abrasiver und erosiver Verschleiß) zu bewerten, werden u.a. mit unserem Prüfstand für die standardisierte Ermittlung von Haftreibwerten durchgeführt. Dazu wird die zu prüfende Kontaktflächenpaarung mit einer oszillierenden Relativbewegung unter Normalkraftbelastung beansprucht. Die Relativwegamplitude kann dabei zwischen 0,01 mm und 10 mm in Abhängigkeit der Frequenz eingestellt werden. Für die Messung kleiner Schlupfwege kommt dabei eine Relativwegmessung mittels Laserextensometer zum Einsatz.

Aufgrund der komplexen tribologischen Beanspruchung können die Vorgänge in Gleitlagern in ihrer Gänze nicht vollständig simulativ abgebildet werden. Dies gilt im Besonderen bei Verschleißprozessen, Formabweichungen und Verunreinigungen. Zur Gewährleistung der Betriebssicherheit sind damit experimentelle Untersuchungen unumgänglich. Der Forschungsstelle stehen zwei Prüfstände unterschiedlicher Baugröße zur tribologischen Bewertung von Gleitlagersystemen zur Verfügung. Aufgrund der sehr unterschiedlichen Anforderungen des Forschungsfeldes wird ein sehr breites Versuchsspektrum angeboten. Dieser erstreckt sich über den gesamten Bereich der Stribeck-Kurve und reicht von Untersuchungen in der Übergangsreibung mit partiellen Schlupfen bei einer relativen Geschwindigkeit von ca. 0,002 m/s bis zu schnelllaufenden Turbomaschinen bei 100 m/s Umfangsgeschwindigkeit.

Der Festigkeitsnachweis von Bauteilen bietet Ihnen die Absicherung der Zuverlässigkeit Ihres Antriebssystems. Dabei konzentriert sich die Festigkeitsberechnung nach Norm und FKM auf die Festigkeitsüberprüfung von Bauteilen beliebiger geometrischer Form aus Stahl-, Guss- und Aluminiumwerkstoffen. Häufige Anwendungsfälle sind hierbei Wellen und Achsen sowie Welle-Nabe-Verbindungen.

Zusätzlich zu den klassischen Festigkeitsuntersuchungen kann das Übertragungsverhalten von Welle-Nabe-Verbindungen durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst werden und somit maßgebend für die Funktionalität der Anwendung sein. So führt beispielsweise das Durchrutschen von Press- und Kegelpressverbindungen oder das Ausschlagen der Nuten bei Passfeder- und Stiftverbindungen zum Funktionsverlust. Hierzu beraten wir Sie bei der Auslegung Ihrer Verbindung und führen statische sowie dynamische Untersuchungen durch. Begleitend dazu unterstützen wir Sie bei der Auslegung mit numerischen Analysen (FEM) oder analytischen Berechnungen (z.B. DIN 7190).

Die Ermittlung der Reibdauerermüdungsfestigkeit erfolgt anhand von experimentellen Modelluntersuchungen am innovativen Reibklötzchenprüfstand. Aufgrund der parallel angeordneten Schlupfaktuatorik zur mechanischen Zug-Druck-Prüfachse sind unabhängige Untersuchungen des Fugendrucks sowie des Schlupfes auf den tribologischen Kontakt möglich. Die beschriebene Entkopplung der mechanischen Prüf- von der tribologischen Achse stellt ein Alleinstellungsmerkmal zu vergleichbaren Prüfaufbauten dar. Die Schwingfestigkeitsuntersuchungen können je nach Kundenanforderung im Zeitfestigkeits- sowie im Übergangsgebiet zur Dauerfestigkeit durchgeführt werden.

Die Kernkompetenz der Professur ist die experimentelle Ermittlung der Bauteilfestigkeit von rotationssymmetrischen Bauteilen. Die Bestimmung der ertragbaren dynamischen Belastungen erfolgt entweder an Bauteilen mit freien Oberflächen (z.B. gekerbte Wellen) oder an kontaktbehafteten Probekörpern (Verbindungen) im Bereich der Zeitfestigkeit, Dauerfestigkeit und Betriebsfestigkeit. Mithilfe unserer eigenentwickelten Prüfstände können wir nahezu jeden Anwendungsfall für die typischen Belastungsarten Torsion und umlaufende Biegung abbilden. Eine besondere Expertise können wir aufgrund der 25-jährigen Erfahrung im Experiment im Bereich der Welle-Nabe-Verbindungen anbieten. Hierzu zählen die Pressverbindungen, Kegelpressverbindungen, Passfederverbindungen, Polygonverbindungen und Rändelpressverbindungen. Andere Anwendungen können hinsichtlich der Bauteilfestigkeit auf Zug-, Druck- oder Biegebelastung geprüft werden. In vergangenen Projekten wurden bereits Bauteile wie zum Beispiel Schneckenräder, Schrauben, Pleuel, Hebel u.v.m. geprüft.

Die Ermittlung realer Werkstoff- oder Bauteilkennwerte ist häufig essentiell zur Bauteilauslegung und -optimierung mithilfe der gängigen Normen und Richtlinien. Neben den statischen Festigkeitswerten Streck- bzw. Dehngrenze sowie der Zugfestigkeit sind dabei insbesondere bei dynamisch beanspruchten Systemen die Dauerschwingfestigkeiten der eingesetzten Werkstoffe relevant. Im Allgemeinen werden dabei die Zug-Druck-Wechselfestigkeit oder die Zug-Druck-Schwellfestigkeit anhand standardisierter Proben und Versuche ermittelt. Die diesen Versuchen zugrunde liegende Norm ist die DIN 50100. Die Prüfstände der Professur bieten zudem die Möglichkeit, von den Standards abweichende Randbedingungen zu prüfen, z.B. hinsichtlich Probengeometrien, Mittelspannungen oder Prüffrequenzen.

Die Zahnfußtragfähigkeit stellt neben der Flankentragfähigkeit das wichtigste Auslegungskriterium für Zahnräder dar. Damit ist deren genaue Kenntnis für die Ermittlung der Tragfähigkeit des gesamten Getriebes von großer Bedeutung. Wir können die Zahnfußtragfähigkeit Ihrer Schnecken- und Stirnradgetriebe sowohl experimentell als auch numerisch untersuchen und daraus Vorschläge zur Erhöhung der Tragfähigkeit ableiten.

Die technische Zeichnung gilt aufgrund ihres hohen und empfindlichen Informationsgehaltes als einer der wichtigsten Bestandteile der technischen Produktdokumentation. Ihre Vollständigkeit sichert die Montage- und Funktionsfähigkeit von Einzelteilen im Baugruppenkontext und damit die Zufriedenheit des Kunden. Wir können Ihnen Hilfestellung bei der Interpretation und Auslegung der Geometrischen Produktspezifikation (GPS) geben, damit Ihre Zeichnung vollständig und eindeutig spezifiziert ist.

Nachgiebige Mechanismen können in vielen Anwendungsgebieten als Alternative zu konventionellen Mechanismen eingesetzt werden. Gewünschte Bewegungen werden hierbei über die elastische Deformation des Materials und nicht über das Gleiten und Rollen von Elementen realisiert. Dies bringt mehrere Vorteile mit sich, wie die Reduktion der Einzelteile, monolithisches Bauteildesign, Reib-, Verschleiß- und Spielfreiheit, geringe Schmutzempfindlichkeit und erhöhte Sauberkeit, reduzierter Wartungsaufwand, beliebige Skalierbarkeit, erhöhte Präzision und ein günstiges Verhältnis von Belastbarkeit zu Masse. An der Professur MP stellt der optimierungsbasierte Entwurfsprozess für Nachgiebige Mechanismen einen wichtigen Forschungsbereich dar. Mit dieser Expertise bieten wir vom Entwurf, über die Konzeptphase bis hin zur detaillierten Konstruktion den kompletten Produktentwicklungsprozess für Nachgiebige Systeme als Dienstleistung zur Verfügung. Die Anwendungsmöglichkeiten reichen von der Auslegung individuell angepasster Festkörpergelenke für die Kopplung mit konventionellen Bauelementen, Festkörperaktoren, nachgiebige Konstruktionen für die Substitution klassischer Komponenten, Mechanismen zur Lastübertragung und formadaptive Systeme.