Multifunktionale Strukturen sind heute in verschiedenen Fachbereichen von Wissenschaft
und Technik von großer Bedeutung. Die Integration von Zusatzfunktionen in existierende
Strukturen und Maschinenelemente ermöglicht die Entwicklung neuer innovativer Produkte,
die nicht nur kostengünstig, sondern auch platzsparend hergestellt werden können oder
vollkommen neue Funktion erfüllen. Das Kunststoffgleitlager mit inte-grierter
Verschleißsensorik, das derzeit an der Professur Intelligente Maschinensysteme der
Hochschule Mittweida erforscht wird, ist ein beispielhaftes Forschungsprojekt im Bereich
multifunktionaler Strukturen. Das Kunststoffgleitlager bietet dem Anwender die Möglichkeit,
dank der integrierten Verschleißsensorik aus elektrisch leitfähigem thermoplastischem
Kunststoff, Betriebsdaten in Echtzeit zu ermitteln. Diese Innovation ermöglicht die
Erfassung des Verschleißgrades des Lagers während des Betriebs, was wiederum eine
effektivere Planung von Wartungsintervallen erlaubt. Durch die Vermeidung des
vorbeugenden Austauschs noch funktionsfähiger Lager können erhebliche Ressourcen
und Kosten eingespart werden. Zur Analyse des Betriebsverhaltens der Sensorelemente
wurden umfangreiche numerische Untersuchungen zum mechanischen, thermischen und
elektrischen Verhalten des Kunststoffgleitlagers durchgeführt. Ein gekoppeltes Modell
wurde in Ansys entwickelt, und mittels einer Parameterstudie verschiedene Szenarien
simuliert. Die erzielten Ergebnisse bieten einen detaillierten Einblick in das
Betriebsverhalten und die Funktion des Lagers inkl. Sensorik. Mit diesen Erkenntnissen
konnte ein Verschleißmodell erstellt werden, welches auf Basis der Sensorwerte kraft-
richtungsunabhängig den Verschleißzustand des Lagers ermittelt. Weiterhin kann mit den
ermittelten Daten ein passgenauer Messverstärker effizient entwickelt werden. / Multifunctional structures are of great importance in various fields of science and
technology today. The integration of additional functions into existing structures and
machine elements enables the development of new innovative products that can be
manufactured not only cost-effectively but also in a space-saving manner or fulfill entirely
new functions. The plastic plain bearing with integrated wear sensing, currently being
researched at the Chair of Intelligent Machine Systems at Mittweida University of Applied
Sciences, is an exemplary research project in the field of multifunctional structures.
The plastic plain bearing provides the user with the ability to determine operating data in
real-time thanks to the integrated wear sensing made of electrically conductive
thermoplastic material. This innovation enables the monitoring of the degree of wear of the
bearing during operation, which in turn allows for more effective planning of maintenance
intervals. By avoiding the preventive replacement of still functional bearings, significant
resources and costs can be saved.
Extensive numerical investigations into the mechanical, thermal, and electrical behavior of
the plastic plain bearing were conducted to analyze the operational behavior of the sensor
elements. A coupled model was developed in Ansys, and various scenarios were simulated
through a parameter study. The results obtained provide a detailed insight into the
operational behavior and functionality of the bearing including the sensor system. With this
knowledge, a wear model was created, which determines the wear condition of the bearing
independently of the direction of force based on the sensor values. Furthermore, with the
determined data, a precisely fitting signal amplifier can be efficiently developed.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:91745 |
| Date | 20 June 2024 |
| Creators | Bankwitz, Hagen |
| Contributors | Technische Universität Chemnitz |
| Publisher | Universitätsverlag Chemnitz |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/acceptedVersion, doc-type:conferenceObject, info:eu-repo/semantics/conferenceObject, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa2-898394, qucosa:89839 |
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