Interview mit Dr. Karin Borst

„Fettpresse reicht nicht“

Dr. Karin Borst, Vorsitzende des VDI-Fachausschusses Schadensanalyse und Geschäftsführerin der BTS in Alfter, erläutert SCOPE-Chefredakteur Hajo Stotz, warum die altbewährte Fettpresse zur Schadensvermeidung bei Lagern heute oft nicht mehr ausreicht. 

Dr. Karin Borst ist Vorsitzende des VDI-Fachausschusses Schadensanalyse und Geschäftsführerin der BTS in Alfter.

SCOPE: Schäden an Wälz- und Gleitlagern gibt es, seit es Lager gibt. Hat sich die Art der Schäden in den letzten Jahren geändert?

Borst: Unter dem Mikroskop betrachtet, sehen die Schädigungen gleich aus. Man versucht aber heute, die Bauteile besser auszunutzen, d. h. möglichst hoch am Limit. Dazu möchte man die Mechanismen, die zur Schädigung führen, besser verstehen.
Nicht zuletzt haben wir es im Falle der Lager mit mindestens drei stofflichen Parametern zu tun, zwischen den beiden Metalloberflächen befindet sich in der Regel ein Schmierstoff, der ebenfalls in den Eigenschaften eingestellt werden kann. Bei hohen Belastungen reicht dann die alte Fettpresse nicht mehr aus.

SCOPE: Nimmt die Anzahl der Schäden auf Grund besserer Materialien und Konstruktionen eher ab oder durch höhere Belastung und Gewichtsoptimierung eher zu?

Borst: Durch gezielte Neuentwicklungen kann die Schadenträchtigkeit verringert werden. Häufig werden aber Belastungen falsch eingeschätzt oder die Grenzen des Materials oder der Konstruktion sind nicht genau bekannt, so dass es dann doch zu Ausfällen kommt. Für jeden Anwendungsfall die maßgeschneiderte Lösung zu finden, ist hier die Kunst der Ingenieure in der Planungsphase.

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SCOPE: Was sind aus Ihrer Erfahrung die typischsten Schadensfälle?

Borst: Bei Materialversagen stellt man oft im Rahmen der Schadenursachenermittlung fest, dass das vielgestaltige Beanspruchungskollektiv nicht vollständig berücksichtigt oder vereinfacht worden ist. Häufige Schadensfälle sind Ermüdungsbrüche z. B. als Folge von Bauteiländerungen oder Bearbeitungsfehlern. Unwichtig erscheinende geometrische Veränderungen können zu erheblichen Spannungsänderungen im Bauteil führen und damit zur Überforderung des Werkstoffs. Das Bauteilversagen erfolgt schlussendlich nach unerwartet kurzen Belastungszeiten.
Kommt noch schlechte Zerspanungstechnik hinzu, entsteht die sogenannte „Kerb in Kerb“ Situation. Die Kerbspannung von ausgeprägten Drehriefen oder schlechter Oberflächenqualität erhöht die ohnehin an Querschnittsänderungen wirkenden Kerbspannungen. Das führt zu unvorhergesehenem Versagen von bewährten Bauteilen.

SCOPE: Immer stärker kommen auch faserverstärkte Werkstoffe und Thermoplaste zum Einsatz. Wie unterscheiden sich hier die Schäden zu den herkömmlichen Materialien?

Borst: Obwohl beide Werkstoffe häufig aus Kunststoffen bestehen, muss man sie differenziert betrachten. Aus Thermoplasten werden häufig Serienteile in größeren Stückzahlen hergestellt. Daher kommt es hier bei Fehleinschätzungen auch eher zu Serienschäden. Die zum Schaden führenden Beanspruchungen sind vergleichbar zu herkömmlichen Materialien. Um diese Schädigungsbilder bekannter zu machen und die Nomenklatur zu vereinheitlichen, wurde in den letzten Jahren die VDI-Richtlinie 3822 für die Schadensanalyse an Metallen um Thermoplaste und ganz aktuell um Elastomere erweitert.
Lösungen aus faserverstärkten Werkstoffen werden häufig für individuelle Anwendungsfälle gewählt, bei denen konventionelle Werkstoffe aus verschiedenen Gründen an ihre Grenzen gestoßen sind. Die Eigenschaften können gezielt eingestellt werden, so z. B. Verstärkung der Hauptbelastungsrichtung bei insgesamt hoher spezifischer Festigkeit, die Erhöhung der chem. Beständigkeit der Oberflächen. Gleichzeitig muss aber diese Komplexität auch im Schadensfall dann berücksichtigt werden. Neben den auch von anderen Werkstoffen bekannten Schädigungsmechanismen spielt hier die Haftung zwischen Fasern und Matrix eine wichtige Rolle sowie die meist völlig unterschiedlichen mechanischen und chemischen Eigenschaften der jeweiligen Stoffe. hs

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