Auf der diesjährigen Fertigungstechnik-Messe Intec vom 7. bis 10. März in Leipzig präsentieren Wissenschaftler der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (HTWK Leipzig) den Prototyp eines drahtlosen Messsystems, das den Zustand von Antriebskomponenten anhand ihres Schwingungsmusters diagnostiziert. Damit kann in Zukunft der Verschleiß von Fahrzeugen, Maschinen und Anlagen überwacht werden, ohne sie aufwendig auseinanderbauen zu müssen. Die Technologie soll die Sicherheit in Maschinen- und Fuhrparks erhöhen und gleichzeitig Wartungskosten reduzieren.
Entwickelt und erprobt wurde das Messsystem beispielhaft für den Einsatz an Straßenbahnen. „Um den Zustand von Fahrzeugen und anderen beweglichen Anlagen dauerhaft zu überwachen, muss die Technik losgelöst vom Stromnetz funktionieren“, erklärt Professor Mathias Rudolph von der HTWK Leipzig. „Die Sensoren unseres Messsystems generieren daher ihre benötigte Energie aus den Vibrationen in ihrer unmittelbaren Umgebung. Diese Energie reicht aus, um regelmäßig Messungen durchzuführen, mit anderen Sensoren zu kommunizieren und die Ergebnisse per Funk an eine Auswertungseinheit zu senden.“ Für die Schadensdiagnose selbst wird das Schwingungsmuster der Lager gemessen – ähnlich einem Lungenabhörgerät beim Arzt. Ein Computeralgorithmus vergleicht die Messwerte mit früheren Messungen und Referenzwerten und soll so in Zukunft vorhersagen, wie es um den Verschleißzustand des Lagers steht.
Auf der Intec präsentieren Prof. Mathias Rudolph und seine Mitarbeiter den Prototyp des Sensornetzwerks in einem Versuchsstand, der eine Maschine simuliert. Zu finden sind die Wissenschaftler am Gemeinschaftsstand „Forschung für die Zukunft“ in Halle 3, Stand A 28 der Intec, der Internationalen Fachmesse für Werkzeugmaschinen, Fertigungs- und Automatisierungstechnik, vom 7. bis 10. März in Leipzig.
Hintergrund: Alle technischen Anlagen und Maschinen nutzen sich mit der Zeit ab. Zahlreiche Verschleißkomponenten werden daher nach festgelegten Zeiträumen getauscht – sicherheitshalber auch dann, wenn die Komponenten noch in Ordnung sind. Gleichzeitig besteht aber die Gefahr, dass ein übermäßig strapaziertes Bauteil frühzeitig ausfällt und zu einem Totalschaden führt. Zahlreiche Ingenieure auf der ganzen Welt erforschen daher aktuell, wie sich verschiedenste Maschinen und Anlagen im „Internet der Dinge“ mit energieautarken Sensoren automatisch überwachen lassen. Dem Trendthema „Energy Harvesting“, also Mini-Computern, die ihre Energie selbst erzeugen, wird ein Marktwachstum von jährlich bis zu 20 Prozent vorhergesagt (MarketsandMarkets 2016). Allein an der HTWK Leipzig laufen auf diesem Gebiet drei verschiedene Forschungs- und Entwicklungsprojekte: Prof. Rudolph und seine Mitarbeiter forschen an der Fakultät Maschinenbau und Energietechnik zur Zustandsüberwachung von Antriebskomponenten in Maschinen und Fahrzeugen, an der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik forscht Prof. Faouzi Derbel zur Diagnose von elektrischen Weichenheizungen, und Prof. Gerd Valtin zur Überwachung von Stromtransistoren.
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