Projektbeschreibung FP1:

Die Zustandsüberwachung von Maschinenelementen ermöglicht die frühzeitige Erkennung kritischer Betriebszustände und Schäden. Somit können Wartungen bedarfsgerecht geplant, Intervalle verlängert und Kosten reduziert werden. In Gleitlagern sind Schmierspalthöhe und Lagertemperatur kritische Betriebskennwerte. Konventionelle Systeme, wie kabelgebundene induktive Wegsensoren, sind teuer und in komplexen Systemen schwer zu installieren. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer autarken, kabellosen, temperaturbasierten Methode zur Spalthöhenermittlung für hydrodynamische Gleitlager.

Grundlage der temperaturbasierten Spalthöhenermittlung bildet der Zusammenhang zwischen dem Wellenverlagerungswinkel sowie der Schmierspalthöhe. Über sogenannte Gümbelkurven kann aus dem Wellenverlagerungswinkel, welcher wiederum aus dem Temperaturfeld im Gleitlager bestimmbar ist, direkt die minimale Schmierspalthöhe ermittelt werden. Das Überwachungssystem soll direkt im Gleitlager integriert werden und mit Low-Cost-Komponenten eine zuverlässige Zustandsüberwachung ohne Beeinflussung der Primärfunktion auch im Mischreibungsgebiet ermöglichen.

Projektbeschreibung FP2:

Sensorintegrierende Maschinenelemente (SiME) können die Digitalisierung im Maschinenbau beschleunigen, da sie minimalinvasiv integriert werden, in-situ überwachen und so die Informationsqualität steigern. Die Entwicklung erfordert jedoch die Abstimmung von Mechanik, Elektronik und Informationstechnik, wofür modellbasierte Systementwicklung (MBSE) eine durchgängige, domänenübergreifende Modellierung ermöglicht.

Im Projekt AutInLa I wurden Prototypen eines sensorintegrierenden Gleitlagers mit Zustandsüberwachung, Energy Harvesting (EH) und Datenübertragung entwickelt und einzeln erfolgreich getestet; ein kombinierter Betrieb steht noch aus. Der Überwachungsansatz erfasst hochaufgelöst das Temperaturfeld im Gleitlager zur Bestimmung der Schmierspalthöhe und erkennt verschleißkritische Zustände. Das thermoelektrische EH-System ist prinzipiell geeignet, jedoch erwies sich die Spannungswandlung als Herausforderung, weshalb Stromversorgung und Datenübertragung vorerst kabelgebunden erfolgten.

Ziel des Folgevorhabens ist die Entwicklung eines vollständig autarken, sensorintegrierenden Gleitlagers (SiGL) und der Nachweis seiner Funktionszuverlässigkeit. Zudem soll der Überwachungsansatz auf transiente Zustände erweitert und ein modellbasiertes Rahmenwerk entwickelt werden, um die Übertragbarkeit auf weitere Anwendungen sicherzustellen.