Fakultät Maschinenbau :: FHWS

Hochschule für angewandte Wissenschaften

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Labor für Tribologie

Das Labor Tribologie befasst sich mit der Materialentwicklung von neuen faserverstärkten und/oder gleitmodifizierten polymeren Werkstoffen und deren tribologischen und morphologischen Analyse. Hierbei im speziellen mit Untersuchungen und Analysen von inkorporierten Schmierstoffen und deren Wirkmechanismen im Trockenlauf.

Lageplan Labor für Tribologie

Raum 4.U.37 - 1

Telefon: 09721 940-9940

Laborleiter: Herr Prof. Dr. Jörg Spielfeld

Labormitarbeiter: Herr Frank Pohli

TriboSPEEDSTER 2.0
Fotostudio
Semimikrowaage
Optisches Multisensorsystem
Härteprüfgerät

Ausstattung des Labors

Das Labor für Tribologie ist ausgestattet mit einem Tribologie-Leistungsprüfstand (TriboSPEEDSTER 2.0) - für fördertechnische Belastungskollektive. Auf dem Prüfstand können neben Prüfkörper auch Bauteile (z. B. Förderketten) getestet werden.

Folgende Prüfstandparameter werden dabei erfasst:

  • insgesamt 4 Messtische (Gleitbahnen)
  • oszillierende Bewegung
    (verschiedene Geschwindigkeits- und Beschleunigungsprofile einstellbar)
  • maximale Gleitgeschwindigkeit 2 [m/s]
  • maximale Normalkraft 450 [N]
  • maximale Auslenkung der Messtische 600 [mm]
  • derzeit maximaler Hub 150 [mm]
    (Abhängig von der Art der Probenspanner und Koppelung der Messtische)
  • Oberprobengröße 15x15 mm oder 10x15 mm
    Derzeit beide Größen praktikabel, Probendicke derzeit praktikabel 3 bis 5 mm

Die erzielten Ergebnisse sind im Folgenden:

  • Reibwertverlauf µ(t) und Kontakttemperaturverlauf TK(t)
  • Verschleißkennwertermittlung KV
  • Tribo-Kennwert KT (Gleitpaarungsbeurteilung)
  • Spezifische Verschleißrate Ws

 Weitere vorhandene Messtechnik sowie Ausstattungen sind:

  • Fotostudio für professionelle Bauteilaufnahmen und Makroaufnahmen - Spiegelreflexkamera Sony Alpha65, Helios Quadrolight Set; Objektive: Sony DT 18-55 mm F3.5-5.6SAM, TAMRON 18-270 mm F3.5-6.3 Di II PZD, SIGMA 105 mm F2.8 EX DG MACRO OS (Makroobjektiv)
  • FRT MicroProf® 200 - optisches Multisensorsystem; Chromatisch-konfokale Sensoren (CWL) mit unterschiedlichen Arbeitsbereichen, Arbeitsabständen und Auflösungen (vertikal und lateral) als auch ein konfokales Mikroskop (CFM) mit Objektivrevolver
  • Härteprüfgerät 3106 - Hersteller: Zwick/Roell; u.a. für Kugeleindruckhärteprüfung nach ISO 2039
  • Semimikrowaage - Sartorius Cubis® MSA225-100-DI
  • Trockenschrank - BINDER FD53
  • Zersetzungs- und Filterprüfstand zur Trennung von Matrixwerkstoffen und Fasern

Kernkompetenzen

  • Analyse der Strukturen und Eigenschaften von Kunststoffen
  • Ganzheitliche Systemanalyse (Polymer) unter dem Aspekt Additive und deren Auswirkungen auf Reibung und Verschleiß sowie mechanische Eigenschaften
  • Neuartige Verschleißmessung mittels optischer Profilometrie und konfokaler Mikroskopie (Multisensorik) zur Bestimmung des Verschleißvolumens
  • Analyse der Wirkmechanismen von Additiven in polymeren Matrizes z.B. 2-Phasen-Schmierstoffsysteme, Mehrkomponentensysteme
  • Entwicklung neuer, innovativer Kunststoffprodukte zur Reduzierung von Reibungs-koeffizienten, Reibkontakttemperaturen und Verschleiß
  • Systemanalysen von Modellberechnungen zur Übertragbarkeit von Laborprüfkörpern auf Endanwendungen
  • Erarbeitung neuer Prüfmethoden zur Verschleißquantifizierung
  • Kunststoffe in tribologischen Anwendungen (Polymer-Polymer-Gleitpaarungen)

    • Verschleißquantifizierung
    • Erarbeitung neuer Prüfmethoden/-normen

Leistungsverzeichnis - Multisystemische Tribologie (MST)

  • Reibungskoeffizient / Reibwertverläufe
  • Kontaktflächentemperaturverläufe
  • Rauhigkeitsprofile
  • Verschleißkennwertermittlung KV (visuelle Beurteilung)
  • Tribo-Kennwert KT (Gleitpaarungsbeurteilung)
  • Gravimetrische Verschleißanalyse
  • Taktile und optische Verschleißanalyse
  • Dichtebestimmung von Festkörper und Flüssigkeiten
  • Produktentwicklung
  • Gleitpaarungseignung
  • Stick-Slip Bewertung
  • Verarbeitungstechnik
  • Herstellung von Polymerblends
  • Ganzheitlich tribologische Systemerfassungen
  • Schmierstoffanalysen
  • Schadensanalysen
  • Härteprüfung

Praktika

Reibung und Verschleiß sind insbesondere bei trockenlaufenden tribologischen Systemen mit Kunststoffbeteiligung sehr stark von den Belastungs- und Umgebungsbedingungen abhängig. Die Entwicklung und Charakterisierung derartiger Gleitpaarungen erfordert deshalb umfangreiche experimentelle Untersuchungen unter möglichst praxisnahen Bedingungen. Dabei lernen die Studierenden das Tribologische System anhand seiner Komponenten kennen und deren Einfluss- und Störgrößen. Standardmäßig werden die Kunststoff-Paarungen und Kunststoff-Metallpaarungen im Dauerversuch getestet, Schädigungserscheinungen nach einem speziellen Bewertungsschema bewertet und das tribologische Gesamtverhalten mit Hilfe einer Semimikrowaage sowie des sogenannten Tribo-Kennwertes beurteilt.

Die umfangreichsten und weitgehendsten Möglichkeiten und Kenntnisse eröffnen sich für diejenigen Maschinenbau-Studenten, die neben dem Besuch der Werkstofftechnik-Vorlesung; Teilgebiet Kunststoffe auch das technische Wahlpflichtfach „Tribologie der Polymere“ besucht haben. Aber auch alle anderen Studierenden der Fachrichtungen Maschinenbau können im Labor für Tribologie bzw. an dessen Einrichtungen Versuche durchführen.

Forschung, Technologie- und Wissenstransfer

  1. Kooperation der FHWS mit der Technischen Universität Chemnitz auf dem Gebiet der Produktentwicklung, Kunststofftechnik, und Tribologie in Form von Vorlesungen, Industrieprojekte, Veröffentlichungen, Pflege der Zusammenarbeit, etc.
  2. Promotionsverfahren FHWS und TU Chemnitz mit dem Ziel interessierten, geeigneten Studierenden an der FHWS eine Promotion innerhalb des Themenspektrums Tribologie, Kunststofftechnik und Fördertechnik, zu ermöglichen
  3. Forschungsprojekt: Trockenlauf Kunststoff-Scharnierbandkette (SK-89-11) Bayerische Forschungsstiftung mit Industriepartnern der FHWS sowie der Technischen Universität Chemnitz
  4. ZIM-Verbundprojekt; Entwicklung und Verarbeitung von aramidfaserverstärkten Polymerwerkstoffen und deren Anwendung auf mechanisch und tribologisch hochbelastete Maschinenelemente AraPoWer
  5. Industrie-Forschungsprojekt; Ermittlung von Reibungskoeffizienten und mechanischen Eigenschaften von Polyacetalen im Kurzzeit- und Langzeitversuch unter dem Aspekt der Morphologie und Kristallinität.