Śledzenie zużycia

Około siedmiu procent produktu narodowego brutto stanowią szkody spowodowane zużyciem w krajach uprzemysłowionych każdego roku. Obowiązuje tu następująca zasada: im wcześniej wykryty zostanie stan krytyczny, tym mniejszy będzie jego wpływ - zarówno pod względem bezpieczeństwa, jak i efektywności ekonomicznej. To jest dokładnie to, nad czym pracują naukowcy i studenci na Wydziale Ogólnej Inżynierii Mechanicznej Uniwersytetu w Leoben / Styria. Badania, które często prowadzone są również w imieniu międzynarodowych kooperacji przemysłowych, koncentrują się na maszynach z sektorów mobilności i energii oraz ich komponentach mechanicznych. Aby z wyprzedzeniem ocenić i obliczyć zużycie komponentów, (przyszli) inżynierowie przeprowadzają analizy uszkodzeń komponentów poddanych naprężeniom trybologicznym w skali modelowej - na przykład kół zębatych, układów rozrządu, wałów korbowych, korbowodów, gąsienic cylindrów lub sworzni tłokowych. Drugim obszarem zainteresowania jest wytrzymałość zmęczeniowa komponentów. W tym celu ich wytrzymałość na wibracje jest badana głównie przy użyciu małych obiektów testowych. "Aby przetestować wytrzymałość zmęczeniową, przeprowadzamy skomplikowane testy, na przykład za pomocą maszyn do testowania wibracji", wyjaśnia dr Mont. Michael Pusterhofer, starszy naukowiec w katedrze. "W tym procesie komponent, taki jak korbowód lub wał korbowy, jest projektowany do pracy i poddawany próbom poprzez ciągnięcie i pchanie". Celem jest optymalizacja systemów technicznych, czy to pod względem nośności, zużycia, wydajności czy kosztów produkcji.

Testowanie próbek za pomocą MarSurf VD 140

Po serii testów próbki są szczegółowo badane. Ważnym narzędziem jest MarSurf VD 140, który wspiera pracę w laboratorium od około roku. Stacja do pomiaru chropowatości i konturów z odległością skanowania 140 mm oferuje wysoką prędkość i dużą elastyczność. Świadczy o tym przede wszystkim duży zakres pomiarowy, waga przedmiotu obrabianego wynosząca maksymalnie 80 kilogramów oraz bardzo prosty system mocowania, dzięki któremu przedmioty obrabiane mogą być pozycjonowane bezpiecznie, szybko i prawidłowo. "To ostatnie wspiera również wysoką powtarzalność i dokładność pomiarów, a dzięki szybkim osiom CNC i oprogramowaniu MarWin proces można również zautomatyzować" - wyjaśnia Michael Parzer, inżynier sprzedaży w Mahr Austria GmbH. Pomiary za pomocą MarSurf VD 140 są wykonywane głównie przez studentów od czwartego semestru i studentów rozpraw doktorskich, mówi Pusterhofer. Zakres pomiarowy w instytucie wynosi 70 milimetrów dla konturu i około pół milimetra dla chropowatości. Ponieważ urządzenie pomiarowe można zautomatyzować, w jednym przebiegu można zmierzyć do 100 próbek i wykorzystać je do opracowania pytań - na przykład do późniejszych prac dyplomowych. Dzięki dotykowemu urządzeniu Allrounder firmy Mahr możliwe są równoległe pomiary od 30 do 40 profili, "maszyna robi to automatycznie, na przykład w odstępach co 0,5 milimetra. Rozrzut w przypadku tego urządzenia jest niezwykle niski", podkreśla inżynier. Samodzielnie napisane oprogramowanie tworzy następnie powierzchnię 3D z pomiarów, co pozwala na identyfikację poziomu zużycia.

Dotykowe vs. optyczne

Wyniki pomiarów są ostatecznie przenoszone na rzeczywiste komponenty przy użyciu różnych metod i modeli. Jak informuje Pusterhofer, optyczny pomiar 3D jest również wykorzystywany w instytucie. "Za pomocą urządzenia 3D można również rozwiązać opisane powyżej zadania pomiarowe, ale tak obszerne pomiary często nie są konieczne w przypadku wszystkich pytań. W przypadku mikroskopu konfokalnego potrzeba na to około ośmiu godzin - z kolei w przypadku dotykowego VD 140 tylko pięciu minut przy szczytowej rozdzielczości. Nie ma lepszego sposobu na zapewnienie jakości w tym przypadku", podsumowuje badacz. Jest on bardzo zadowolony z urządzenia Mahr, ponieważ idealnie nadaje się ono do szybkich i powtarzalnych zadań pomiarowych. W międzyczasie koledzy z innych działów również to doceniają i lubią korzystać z urządzenia, na przykład do sprawdzania rozszerzalności cieplnej kompozytów warstwowych lub do badania wpływu różnych parametrów odlewania na morfologię powierzchni.

Bezpośrednia obsługa dzięki bliskiej lokalizacji

Urządzenie działa już w instytucie od około roku i tym samym rozszerza dużą pulę sprzętu na Wydziale Mechaniki Ogólnej. Jak informuje Pusterhofer, park maszynowy został rozbudowany w 2021 roku, a on sam zdecydowanie opowiadał się za urządzeniem dotykowym. "Przeprowadziliśmy wewnętrzny proces przyznawania nagród, który wygrał Mahr. Oprócz bardzo wysokiej dokładności przekonała nas również cena. Korzystamy również z bliskości zakładu Mahr, co umożliwia bezpośrednią obsługę", wyjaśnia inżynier. Michael Parzer był zawsze dostępny i zapewniał świetne wsparcie, mówi. "VD 140 działa cholernie dobrze i jestem bardzo, bardzo zadowolony z zakupu, podobnie jak moi koledzy". - Pusterhofer i technik z instytutu ukończyli dwudniowe szkolenie w Mahr Austria i od tego czasu przekazują wiedzę kolegom i studentom w instytucie. Wyposażony w tę potężną technologię 2D, zespół badawczy może teraz w pełni skoncentrować się na swoich kluczowych kompetencjach, w szczególności na przeciwdziałaniu zużyciu i zmęczeniu materiału. A ostatecznie także przyspieszyć transformację w zakresie energii i mobilności.