Jährlich müssen rund 50 Millionen Lager ausgetauscht werden. Warum und wann diese Komponenten ausfallen, hängt von zahlreichen Variablen ab. Daher ist es schwierig, genaue Vorhersagen zu treffen. Die dahinter stehenden Mechanismen wird SKF künftig in seinem neuen Testzentrum Bearing Rigs for Accelerated Verification Experiments (Brave) genauer untersuchen. Das Ziel: eine schnelle, genaue und wiederholbare Methode zur Vorhersage der Restnutzungsdauer zu entwickeln. Das Brave-Testzentrum soll Anfang 2021 fertiggestellt sein.

SKF stellt jedes Jahr rund zehn Milliarden Lager her. Ihre Zuverlässigkeit ist angesichts der oft rauen Einsatzbedingungen beeindruckend hoch: Rund 90 % dieser Komponenten halten länger als die Maschinen, in denen sie verbaut sind, nur 0,5 % fallen im Betrieb aus. Das klingt nach wenig, entspricht aber immer noch rund 50 Millionen Lagern. Die Betreiber zahlen für jeden einzelnen Fehler – in Form von Produktionsausfällen, Schäden an angrenzenden Bauteilen und Reparaturkosten.

Ein Drittel der Lager fällt durch Ermüdung aus, ein weiteres Drittel durch Mangelschmierung. Verunreinigungen sind für ein Sechstel der Ausfälle verantwortlich. Der Rest wird durch Faktoren wie falsche Handhabung und Montage, höhere oder andere Belastungen als vorgesehen und schlechte Lagersitze verursacht.

SKF setzt sich für KI, Flexibilität und Zugänglichkeit ein

Um vorherzusagen, warum und vielleicht noch wichtiger wann ein Lager ausfällt, müssen eine Vielzahl von Variablen berücksichtigt werden, wie zum Beispiel der vorgesehene Einsatzzweck, die Betriebs- und Umgebungsbedingungen, die zu verwendenden Schmierstoffe und die zu erwartenden Belastungen. Bei der Entwicklung neuer Lager ist deren Charakterisierung und Lebensdauerabschätzung daher oft langwierig, kostenintensiv und komplex.

Um dieser Herausforderung zu begegnen, baut SKF derzeit ein Technologiezentrum in Houten, Niederlande. Hier werden die SKF Experten experimentell die Mechanismen hinter den verschiedenen Lagerausfällen untersuchen. Mit dem Brave Center wollen die Experten außerdem eine schnelle, genaue und wiederholbare Methode entwickeln, um die Restlebensdauer dieser Komponenten vorherzusagen.

„Wir brauchten flexible Prüfstände, auf denen wir unterschiedliche Einsatzbedingungen simulieren können. Außerdem wollen wir untersuchen, wie sich ein Lagersystem einschließlich seiner Materialien und Schmierung bei unterschiedlichen Belastungen und Drehzahlen verhält“, erklärt Edwin Tummers, Teamleiter für experimentelle Verifikation bei SKF. „So können wir feststellen, wie Fehler entstehen, wie sie sich ausbreiten und wie lange das jeweilige Lager hält, bis eine Wartung erforderlich ist.“ Die Testszenarien lassen sich in die drei Setups „Contaminate“, „Initiate“ und „Spread“ unterteilen, die oft nacheinander gefahren werden.

Durch "Verschmutzen" können auf verschiedene Weise Defekte in den Lagern erzeugt werden, darunter Eindrückungen, Abrieb oder elektrische und korrosive Oberflächenangriffe. Es können auch verschiedene Schmiermittel verwendet werden. Anfänglicher Schaden kann im Setup "Initiate" erzeugt werden. Mit „Spread“ können die Entwickler ermitteln, wie sich unterschiedliche Last- und Geschwindigkeitsverhältnisse auf die Ausbreitung dieses Schadens auswirken.

Diese Prüfstände sind getrennt voneinander einsetzbar, aber auch frei miteinander kombinierbar. Dies ermöglicht eine Vielzahl von Testszenarien. „Dies gibt den SKF Forschern die Möglichkeit, schnell viele verschiedene Lagervarianten zu evaluieren, um für jede Anwendung die optimale Lösung zu finden“, sagt Urszula Sachadel, Teamleiterin Bearing Steels, die gemeinsam mit Tummers für das Projekt verantwortlich ist.

Die im Prüfzentrum entwickelten Prüfabläufe werden präzise gesteuert und überwacht und deren Daten zu Schwingungen, Temperatur und Belastung kontinuierlich aufgezeichnet. Diese können während oder nach den Experimenten im Detail analysiert werden.

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„Mit Brave werden wir in der Lage sein, potenzielle Speicherlösungen schnell zu bewerten und zu klassifizieren und die Auswirkungen verschiedener Herstellungsverfahren auf die Produkteigenschaften zu verstehen“, so Sachadel weiter. „Außerdem können wir die Daten zu einem späteren Zeitpunkt für die Entwicklung von Künstlicher Intelligenz und für Machine-Learning-Technologien nutzen, um die Eigenschaften unserer Bauteile vorherzusagen oder zu verbessern.“

Neben den Neuentwicklungen wird Brave auch den Geschäftsbereich Rotating Equipment Performance (REP) und das Remanufacturing vorantreiben. „Wir wollen uns die Lager nach verschiedenen Aufbereitungsstufen anschauen und herausfinden, wie sich der Prozess auf ihre Leistung auswirkt und wie sie gesteigert werden kann“, resümiert Sachadel. (bec)

Kontakt: SKF GmbH Gunnar-Wester-Straße 12 97421 Schweinfurt Tel.: +49 9721 56-0 E-Mail: marketing@skf.com Website www.skf.de

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