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Linearprüfmaschinen gewährleisten sichere Autokomponenten

Lebensdauerprüfung an Fahrzeugkomponenten
Lebensdauerprüfung Linearprüfmaschinen gewährleisten sichere Autokomponenten

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Fahrzeugkomponenten sind im Betrieb hohen Belastungen ausgesetzt – etwa durch Vibrationen oder Stöße. Für Lebensdauerprüfungen an stark beanspruchten Teilen eignen sich Linearprüfmaschinen wie zum Beispiel die LTM-Baureihe von Zwick Roell. Bei einem Hersteller von Automobil-Schwingungstechnik garantieren sie präzise Messergebnisse.

Die meisten Fahrzeuge erwartet heutzutage eine Lebensdauer von mehreren hunderttausend Kilometern, die im Allgemeinen am Motor als einer der teuersten Komponenten festgemacht wird. Die übrigen Bauteile – sofern es sich nicht um typische Verschleißteile handelt – müssen sich an dieser Lebensdauer messen lassen und werden von Autoherstellern und Zulieferern ebenfalls auf möglichst lange Laufzeiten entwickelt. Dies reduziert einerseits den Wartungsaufwand und andererseits die Wahrscheinlichkeit für teure Folgeschäden, die schon beim Ausfall eines eher unscheinbaren Teils auftreten können.

Hydro-Motorlager gehören zu dieser selten beachteten Gruppe. Sie verbinden Motor und Getriebe fest mit der Karosserie und dämpfen gleichzeitig Vibrationen und Motorbewegungen, damit diese sich nicht auf die Fahrgastzelle übertragen. Obwohl sie dabei Umwelteinflüssen, hohen Kräften und starken Vibrationen ausgesetzt sind, sollen sie viele Jahre lang und weit über 100.000 km Laufleistung ihren Dienst tun.

Kostengünstige Lösung

Zur Prüfung von Hydro-Motorlagern in Forschung und Entwicklung verwendete ein Hersteller aus dem Bereich Automobil-Schwingungstechnik bis dato eine herkömmliche, servohydraulische Prüfmaschine. Angesichts der hohen Betriebs-, Wartungs- und Infrastrukturkosten suchte das Unternehmen nach einer kostengünstigeren Prüflösung.

Diese fand man in einer elektrodynamischen Prüfmaschine von Zwick Roell, die für den Betrieb weder Hydraulik- noch Druckluftleitungen benötigt. Die Prüfmaschine wird rein elektrisch betrieben und standardmäßig luftgekühlt – ein Kühlwasseranschluss ist nur bei Verwendung der optionalen Wasserkühlung erforderlich.

Der Elektromotor nimmt nur so viel Strom auf, wie für die jeweilige Prüfaufgabe benötigt wird, was insbesondere bei hohen Prüffrequenzen zu erheblichen Einsparungen führt. Zudem sind die Wartungsanforderungen minimal, da das System über ein verschleißfreies Prüfkolben- und Bremssystem verfügt. Weiteres Sparpotenzial ergibt sich durch die integrierte Umschaltfunktion, die es ermöglicht, LTM-Prüfmaschinen auch für statische Versuche zu verwenden. So lassen sich statische Zug-, Druck-, oder Biegeversuche durchführen und die Anschaffung einer zweiten Maschine vergleichbarer Leistung erübrigt sich.

Mehrstufige Prüfung

Doch die Vorteile der neuen Linearprüfmaschine sind nicht nur wirtschaftlicher Natur. Besonders viskoelastische Komponenten sind eine Herausforderung bei der Materialprüfung, da Kraft und Weg phasenverschoben sind. Die Vorgabe des OEM-Kunden an den Motorlager-Hersteller war, die viskoelastischen Eigenschaften seiner Produkte mehrstufig zu überprüfen: einleitend eine statische Druckvorprüfung zur Definition der zulässigen statischen Steifigkeit, gefolgt von einer dreiphasigen dynamischen Prüfung bis zu 100 Hz.

Nach vorbereitenden Tests zeigte sich, dass die Installation einer LTM 5 (5 kN Prüfkraft) den größten Mehrwert für den Kunden und die Prüfung der Motorlager bietet. Sowohl der statische als auch der dynamische Teil der Prüfanforderungen lassen sich sehr effizient erfüllen. Die Maschinen verfügen über einen patentierten Stellantrieb mit hohl ausgeführtem Aktuator, der genügend Platz für das Wegmesssystem bietet. So kann der Wegaufnehmer direkt auf der Kraftachse und in unmittelbarer Nähe der Probe installiert werden. Dies kommt der Prüfgenauigkeit zugute und minimiert thermische Einflüsse während den Prüfungen.

Auch die wartungsfreie Kolbenbremsanlage liegt mit der Prüfachse auf einer Linie, was Ausricht- und Winkelfehler zuverlässig verhindert. Haftgleiteffekte werden durch das Linearlager der Kolbenstange minimiert, was weiter zu genauen Prüfungen beiträgt.

In seiner Gesamtheit ermöglicht dieser Aufbau eine sehr hohe Wiederholbarkeit der Prüfpunkte und sorgt zugleich für äußerst präzise Wegmessungen des Stellantrieb-Prüfkolbens im Bereich von nur ± 2 µm. Dies garantiert bei der Verwendung als Regelgröße in Kombination mit den 10-kHz-Regelungs- und Datenerfassungsraten genaueste Messergebnisse der Testcontrol-II-Steuerungseinheit. Sie gehört neben der Maschine mit maßgeschneiderten Komponentengriffen und der Testxpert-R-Sequencer-Software zum gelieferten Prüfpaket von Zwick Roell.

Zyklische Prüfungen an Schwenkhebeln

Auf ganz anderem Gebiet arbeitet die Thyssenkrupp Presta – Hersteller von Lenksystemen und Spezialist auf dem Gebiet der Massivumformung. Dort hat man sich für eine LTM 10 (maximale Prüfkraft von 10 kN) von Zwick Roell entschieden.

Mit der neuen Prüfmaschine werden zyklische Tests an Schwenkhebeln durchgeführt, um nach einem vorgegebenen Prüfprofil die Steifigkeit beziehungsweise deren Verlauf über die Prüfzeit hinweg zu ermitteln. Weiterhin wird das Setzverhalten eines Gummianschlages bestimmt. Die Vorteile der Linearmotorentechnologie kommen auch hier zum Tragen, insbesondere der anspruchslose Betrieb ohne hydraulische Infrastruktur, der minimale Wartungsaufwand und die im Vergleich zu klassischen Prüflösungen niedrigen Betriebskosten.


David Kalke

im Auftrag von
Zwick Roell

www.zwickroell.com

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