Weltweit gehen rund 20 Prozent der eingesetzten Energie durch Reibung verloren. Hochleistungsschmierstoffe sind daher ein Gebot der Stunde. Gleichzeitig will die EU im Rahmen ihres Green Deals bis 2030 Schmierstoffe aus zumindest 32,5 Prozent erneuerbaren Ressourcen herstellen. Ein Spagat, der nur mit Wissen der Tribologie, der Wissenschaft von Reibung, Verschleiß und der Schmierstoffanwendung, zu schaffen ist.
Die Trägergesellschaft des COMET-K2-Projektes „Kompetenzzentrum für Tribologie“ ist die AC²T research GmbH in Wiener Neustadt. „Tribotests stellen das Verhalten von Ölen unter Scherung, Belastung und Temperatur nach, das für reale Maschinenelemente wie Zahnräder oder Lager charakteristisch ist“, schildert Markus Varga, Forschungsbereichsleiter Strategische Forschung, die Ausgangssituation. Um einen Blick von außen in den Schmierspalt zu erhalten, hat das AC²T-Team einen tribo-akustischen Stift entwickelt. „Dieser sieht wie ein Standardprüfkörper für tribologische Modellexperimente aus, ist jedoch ein komplexer Sensor.“
Bei tribologischen Modellkörpertests wird die reale Kontaktsituation eines Maschinenelements nachgebildet. Um die Reibung zwischen den beiden Körpern zu steuern, wird dazwischen Schmieröl eingebracht. Der tribo-akustische Stift von AC²T besteht aus einem solchen Körper mit sphärischer Oberfläche, der mit Ultraschallsensoren ausgestattet ist. Diese nutzen hochfrequente Ultraschallwellen, um die Öleigenschaften im Kontakt in Echtzeit und nichtinvasiv zu detektieren. Die Ultraschallsensoren sind miniaturisiert und der Anschluss an die Auswerteelektronik erfolgt drahtlos, damit zukünftig auch der Einsatz in Maschinenelementen in realen Anwendungen möglich ist.
Der Sensor ermöglicht die Überwachung der Ölfilmdicke – des zentralen physikalischen Leistungsparameters in einem Tribosystem – im tribologischen Kontakt während des Experiments. „Kann die Ölfilmdicke die beiden Körperoberflächen getrennt halten, liegt ein guter Schmierungszustand vor. Wird der Schmierfilm (z.B. infolge einer Temperaturerhöhung) zu dünn, können die beiden Körperoberflächen in Kontakt kommen und es entsteht Materialverschleiß. Die Messdaten des tribo-akustischen Stifts liefern hierzu Echtzeitdaten zur Optimierung der Zuverlässigkeit von tribologischen Systemen“, sagt Varga.
