Bionischer Verschleißschutz

Problembeschreibung

Durch die stetig steigenden Rohstoffpreise sowie den zunehmenden Anforderungen an die einzelnen Bauteile gewinnt die Betrachtung des Verschleißes aus technologischer und wirtschaftlicher Sicht immer mehr an Bedeutung. Besonders groß ist der Verschleiß an Baumaschinen durch die abrasive Wirkung von mineralischen Baustoffen.

Technische Ziele des Projekts

Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung eines kundenspezifischen Verschleißschutzes, der durch gezielte Aufpanzerung an den verschleißbeanspruchten Stellen aufgetragen wird. Die Aufpanzerung von Verschleißmaterial soll dabei mittels Auftragsschweißung mit dem Roboter schon während des Fertigungsprozesses je nach Kundeneinsatz durchgeführt werden. Notwendig ist dafür die Entwicklung einer Methode zur modellgestützten Verschleißvorhersage, welche am Beispiel eines Tieflöffels beim Grabprozess im ungebundenen Erdstoff durchgeführt wird.

Simulation eines Grabprozesses, zur Ermittlung des Verschleißes (Bild: Kölner Labor für Baumaschinen (KLB))

Die Realisierung eines solchen kundenspezifischen Arbeitswerkzeuges verlangt die genaue Kenntnis des qualitativen sowie quantitativen Verschleißes bei den unterschiedlichen Arbeitseinsätzen. Durch die Simulation des Arbeitsprozesses unter Einbeziehung von verschleißrelevanten Größen ist es möglich, die Verteilung der Verschleißenergie auf der Bauteiloberfläche darzustellen. Durch die Übermittlung des ermittelten dreidimensionalen Verschleißprofils an einen Schweißroboter kann zukünftig ein neuartiger Verschleißschutz entstehen, welcher individuellen Anforderungen angepasst ist.

Bionik Verschleißschutz

Aufpanzerung von verschleißbeanspruchten Stellen des Baggerlöffels, durch Auftragsschweißen oder Auftrag von Verschleißplatten oder Zähnen, wird schon bei vielen Anwendern nachträglich durchgeführt, wodurch die Verschleißbeständigkeit steigt. Durch Ansätze der Bionik kann diese Technik zu einem dauerhaften Verschleißschutz gesteigert werden. Verschiedene Formen die sich in der Natur entwickelt haben, z.B. bei grabenden oder höchst beanspruchte Tiere, Insekten und sogar Pflanzen, werden identifiziert und auf einem Prüfstand, der den Grabprozess eines Baggerlöffels nachahmt, untersucht. Das Ergebnis wird eine verschleißschutzoptimierte und leichtgebaute Oberfläche, für den Schutz von grabenden Baumaschinen, sein.