Das Projekt "WEA Triebstrang und Oberflächentechnik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Center for Wind Power Drives durchgeführt. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, zusammen mit Forschungsinstituten und Industriepartnern ein auf Thermischen Spritzen basierendes Werkstoffkonzept für Gleitlager als Hauptlager in Windenergieanlagen (WEA) zu entwickeln und zu validieren. Die RWTH verfolgt als wissenschaftliches Arbeitsziel, die Eignung des Werkstoffkonzepts in der Zielapplikation (Hauptlager 1 MW WEA) aufzuzeigen. Die technischen Arbeitsziele der RWTH umfassen die erfolgreiche prozesstechnische Umsetzung, die Charakterisierung anhand der Tribometertests und die Validierung und Qualifizierung des Werkstoffkonzepts mittels realitätsnaher Modellversuche. Mithilfe des neuartigen Werkstoffkonzepts können die Vorteile von Gleitlagern gegenüber konventionellen Wälzlagern, wie hohe Lebensdauer, Dämpfung, geringer Bauraum und leichte Austauschbarkeit, genutzt werden, um Herstell- und Instandsetzungskosten der Hauptlagerung zu senken. Die RWTH als Kompetenzpartner im Bereich WEA Triebstrang und Oberflächentechnik wird die Forschungsaktivitäten in dem Vorhaben leiten und die Ergebnisse wissenschaftlich verwerten. Das gesamte Projekt wird in vier Arbeitspakete (AP) aufgeteilt. In AP 1 werden die belastungs- und werkstoffspezifischen Anforderungen an das Werkstoffkonzept für die Gleitlageranwendung in einer WEA-Hauptlagerung ermittelt, ein Belastungskollektiv erstellt und das Gleitlager vordimensioniert. Zeitversetzt werden in AP 2 die Werkstoffe entwickelt und anhand von Tribometertests sowie Druck-Kriech- und Druck-Schwell-Versuche charakterisiert, um deren Eignung für das Belastungskollektiv zu bestimmen. Auf Basis der Werkstoffvorauswahl in AP 2 werden in AP 3 Versuche an Modellgleitlager durchgeführt und anschließend wird ein geeigneter Werkstoff für die Werkstoffvalidierung hinsichtlich definierten Bewertungskriterien ausgewählt. In AP 4 wird ein Demonstratorgleitlager entwickelt, welches das Werkstoffkonzept anhand von Tests auf einem 1 MW Systemprüfstand mit realen Windlasten validiert.
Das Projekt "Biologisch leicht abbaubare Schmierstoffe fuer Waelz- und Gleitlager sowie fuer Freilaeufe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Institut für Maschinenelemente und Gestaltung durchgeführt.
Das Projekt "Teilvorhaben: HydRoLa-6M-CWD" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Center for Wind Power Drives durchgeführt. Für die Lagerung des Rotors von Windenergieanlagen (WEA) werden gegenwärtig Großwälzlager eingesetzt. Diese weisen Nachteile hinsichtlich einfacher Instandsetzung insbesondere Offshore, Bauraumausnutzung und Zuverlässigkeit auf. Gegenstand des Projektes ist die Entwicklung und Erprobung eines neuen Konzeptes zur hydrodynamischen Gleitlagerung der Rotorwelle einer 6 MW-Offshore-WEA. Gleitlager zeichnen sich gegenüber Wälzlagern durch ihre bessere Schwingungsdämpfung und niedrigere Hertzsche Pressungen bei Anlagenstillstand sowie ihre geringeren Anforderungen an den Bauraum aus. Zudem weisen sie bei korrekter Auslegung eine prinzipbedingte, nahezu unbegrenzte Lebensdauer auf und können - anders als Wälzlager - sehr einfach in segmentierter Bauweise realisiert werden. In diesem Projekt soll ein Konzept entwickelt werden, welches im Falle eines Lagerschadens eine Instandsetzung im Maschinenhaus ohne Einsatz großer Kräne ermöglicht. Weiterhin sollen alternative, umweltverträgliche Lagerwerkstoffe für ihre Eignung in Offshore-WEA analysiert werden. Das zu entwickelnde Konzept soll einfach in bestehende WEA-Konzepte integrierbar sein und einen schnellen Weg zur Realisierung erster Prototypen bieten. In einer ersten Projektphase wird das Gleitlagerkonzept für eine 6 MW-Offshore-WEA entwickelt. Zur Validierung soll aus diesem Konzept ein Rotorlager-Demonstrator für die 1 MW-Leistungsklasse abgeleitet, umgesetzt und auf einem vorhandenen Systemprüfstand für WEA erprobt werden. Bei erfolgreich verlaufenden Versuchen wird in einer zweiten Projektphase ein 3 MW-Demonstrator abgeleitet, gebaut und getestet. Durch die Validierung auf moderner WEA-Technologie wird die Tauglichkeit der Entwicklungs- und Skalierungsmethodik für WEA-Gleitlager auch für aktuelle WEA-Konstruktionen sichergestellt und die Marktrelevanz des Konzeptes nachgewiesen.
Das Projekt "Entwicklung und Anwendung neuartiger, bleifreier Nickeldispersionsschichten mit Silber- und hBN-Nanopartikeln für Gleitlageranwendungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von STOHRER IPT AG durchgeführt. Ziel des Projektes war die kontrollierte Einbettung von Festschmierstoffen wie Silber und hexagonalem Bornitrid (hBN) in chemisch oder galvanisch abgeschiedenen Nickel- oder galvanisch abgeschiedenen Kupferschichten im Hinblick auf deren Verwendung als Gleitlager. Die neue Beschichtung sollte durch einen reduzierten Reibwert die CO2-Emission deutlich senken und durch eine hohe Verschleißfestigkeit die Standzeit der Gleitlager erhöhen. Durch den Ersatz von aufwändigen Sputterlagern wird ebenfalls eine signifikante Umweltentlastung erwartet. Die strukturierte Oberfläche hat zu einer Verbesserung der tribologischen Eigenschaften gegenüber den heute verwendeten Lagerwerkstoffen geführt. Der Reibwert und auch die Verschleißrate konnten deutlich reduziert werden. In den bisherigen Prüfläufen konnte der Reibwert um bis zu 50 Prozent am Ende des Laufes gegenüber den unbeschichteten Gleitlagerlegierungen verringert werden. Der Verschleiß war in den tribologischen Untersuchungen nicht messbar. Weitere Verbesserungsmöglichkeiten bestehen in der Optimierung der Größe, Einbaurate und dem Überstand der Siliciumdioxid-Partikel. Hierzu sind weitere Untersuchungen notwendig. Nach jetzigem Kenntnisstand hat die Kupfer-hBN-Schicht auf die tribologischen Eigenschaften nur einen geringen Einfluss. In weiteren Untersuchungen sollte geklärt werden, ob mit anderen Deckschichten eine weitere Verbesserung zu erzielen ist. Nach neueren Erkenntnissen scheint Borcarbid mit einer mittleren Korngröße von kleiner als 0,5 Mikro m hierfür besonders geeignet zu sein.
Das Projekt "Monotektische Legierungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Eisenhüttenkunde und Gießereiwesen durchgeführt. The project is directed develop a new economic production route for casting of aluminium-based monotectic alloys with high hard and phase contents. These new alloys will be used for the manufacturing of advanced bimetal sliding bearings with improved performance for the application as conrod, crankshaft and main bearings in engines of different sizes. Recent developments to reduce fuel consumption, emission and air pollution, size and weight of engines for automotive, truck, ship propulsion and electrical power generation lead to significant increases in bearing loads. Economic bearings of the two-layer type according to the state-of-the-art can no longer provide the required reliability and/or component life. Presently, only costly multilayer bearings with electroplated or sputtered surface coating can cope with the load/speed combinations required. Therefore, aim of the project is the development and testing of new economic bimetal bearings for piston engines, consisting of materials with a significantly higher content of soft and hard phases at the same time and of the corresponding production and processing technology, following a new approach by vertical strip casting. Main efforts of the research are accompanying basic materials and process investigations as well as fundamental and application-oriented characterisation of the basic materials and semi-finished components. This will lead to the optimisation of the properties required for the anticipated utilisation: high loadability, reliability, wear resistance, excellent mechanical and tribological properties as well as economy at the same time.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Verbesserung des Reib- und Verschleißverhaltens von Wälzlagerkomponenten durch In-Situ strukturiete DLC-Schichten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CEROBEAR GmbH durchgeführt. Das Ziel des Verbundprojektes ist die Entwicklung einer DLC-Schicht mit einer strukturierten Oberfläche für Werkzeuge, Gleit und Wälzlager. In dem hier beantragen Teilprojekt soll mit Hilfe einer DLC-Schicht die Gebrauchsdauer von Hybrid- und Keramikwälzlagern unter Medien und Mangelschmierung erhöht werden. Durch die gezielte Strukturierung einer DLC-Schicht während des Beschichtungsprozesses soll vor allem der kritische Verschleiß an den Reibkontakten im Wälzlager vermindert werden. Cerobear wird Proben- und Versuchsbauteile fertigen und gemeinsam mit den übrigen Projektpartnern verschiedene Schichtvarianten entwickeln und testen. Auch die Versuche zu Charakterisierung des Reib- und Verschleißverhaltens unter wälzlagertypischen Bedingungen werden von Cerobear durchgeführt. Nach einer erfolgreichen Übertragung der strukturieren DLC-Schichten auf komplexe Versuchsbauteile können nach Projektende Wälzlagerkomponenten unterschiedlicher Geometrie und Abmessung beschichtet werden. Eine Verwertung ist für Anwendungen, in denen extreme Schmierungsbedingungen (Mangelschmierung, Medienschmierung) herrschen, von großem wirtschaftlichem Interesse.
Das Projekt "Gleitlagertechnologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zollern BHW Gleitlager GmbH & Co. KG, Standort Braunschweig durchgeführt. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, zusammen mit Forschungsinstituten und Industriepartnern ein auf Thermischem Spritzen basierendes Werkstoffkonzept für Gleitlager als Hauptlager in Windenergieanlagen (WEA) zu entwickeln und zu validieren. ZOLLERN BHW verfolgt in diesem Vorhaben das wissenschaftliche Ziel, die spezifischen Anforderungen der Windenergie an Gleitlager zu untersuchen. Auf der Basis der im Vorhaben gewonnenen Erkenntnisse zur Leistungsfähigkeit des Werkstoffkonzepts ist es möglich, das Potenzial für betriebssichere und ökonomische Gleitlagerlösungen abzuschätzen und weiterführende Forschungen vorzubereiten. Ferner soll die Eignung des Thermischen Spritzens zur alternativen Beschichtung von Großgleitlagern für ZOLLERN BHW untersucht werden, um kosteneffiziente Fertigungsmöglichkeiten bei gleichzeitiger Qualitätsverbesserung frühzeitig zu erkennen. ZOLLERN BHW wird zur Entwicklung des Werkstoffkonzepts die eigenen Kompetenzen im Bereich Gleitlagertechnik in das Vorhaben einbringen. Das gesamte Projekt wird in vier Arbeitspakete (AP) aufgeteilt. In AP 1 werden die gleitlagerspezifischen Anforderungen an das Werkstoffkonzept ermittelt und auf Basis des Belastungskollektivs wird das Gleitlager vordimensioniert. In AP 2.1 wird ein Benchmark der thermisch gespritzten Schichten im Vergleich zu relevanten Referenzwerkstoffen aus existierenden Gleitlagerlegierungen durchgeführt. Anschließend wird in AP 3.3 anhand von Versuchen an Modellgleitlagern ein geeigneter Werkstoff ausgewählt. In AP 4 wird auf Grundlage der Werkstoffauswahl ein Demonstratogleitlager konstruiert und hergestellt, um das Werkstoffkonzept anhand eines Systemprüfstandversuchs zu validieren.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung der Abgasturbine und Gleitlager einer hochdrehenden E-Maschine für einen Range-Extender" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Lehrstuhl für Strömungsmaschinen und Strömungsmechanik durchgeführt. Ziele des Vorbundprojektes ist die Entwicklung und Adaption eines neuartigen Hochdrehzahl-Turboexpander-Generators mit zugehöriger Steuerungselektronik in einem Hybridfahrzeug mit Ottomotoren-Range-Extender sowie dessen Aufbau und der Nachweis der Funktionalität des Systems in einem Opel Ampera. Im Teilvorhaben sollen technische Lösungen für Komponenten einer vergleichsweise langsam drehenden Abgasturbine mit hohem Wirkungsgrad sowie die Lagerung der E-Maschinen mit hoher Leistungsdichte erarbeitet und deren Grenzen und Möglichkeiten identifiziert werden. Bei der Turbinenentwicklung ist ein Kompromiss zwischen teilweise konkurrierenden mechanischen und aerodynamischen Designzielen zu finden. Schon allein die aerodynamische Entwicklung für sich stellt einen Kompromiss zwischen den Anforderungen in verschiedenen Betriebspunkten der Turbine dar. Bei der Lagerung sollen strömungsmechanische und hydrodynamische Fragestellungen im Zusammenhang mit innovativen Gleitlagern und geeigneten Schmiermitteln betrachtet werden. Für die aerodynamische und thermodynamische Auslegung der Abgasturbine werden die vorhandene Auslegesoftware erweitert und neue Methoden entwickelt. Mit diesen Werkzeugen werden die Laufradgeometrie sowie das Gehäuse entworfen die Performance der Turbine simulativ bewertet. Bei der Lagerentwicklung werden gewöhnliche Keramiklager und neuen porösen Keramikwerkstoffen verglichen. Dazu sind die Lager entsprechend geometrisch auszulegen, die Schmiermittelzufuhr zu untersuchen und deren Traglasten experimentell zu ermitteln. Abschließend wird eine Turbinen- und Lagermesstechnik aufgebaut und die Prototypen vermessen. In Verbindung mit den Ergebnissen aus den Fahrversuchen werden ggf. erforderliche Modifikationen abgeleitet.
Das Projekt "Entwicklung von wartungsfreien und verschleißarmen Lagern für oszillierende Gelenke von mobilen Arbeitsmaschinen unter Einsatz von Ingenieurkeramiken (GELAGER)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Mechatronischen Maschinenbau, Professur für Baumaschinen durchgeführt. Bei mobilen Arbeitsmaschinen haben Kosten aus Stillstand und Wartung eine besondere Bedeutung, weil Verschleißteilwechsel und Schmierzyklen alltäglich sind. Diesem Sachverhalt begegnet man sehr deutlich in den freien Gelenken von Arbeitsausrüstungen dieser Maschinen, die als Gleit- oder Gelenklager ausgebildet sind. In den Wartungsvorschriften werden Nachschmierzyklen angegeben, die nicht nur Aufwand bedeuten, sondern auch Maschinen mit hässlich verschmutzten Fettkragen und unüberhörbarem Gelenkspiel (Verschleiß) hinterlassen. Der Trend zur Wartungsfreiheit, Energieeffizienz und Umweltschonung erfordert eine Verschleißreduzierung an den hochbeanspruchten Kontaktstellen dieser bewegten Bauteile, die einen geringen Reibwert und zudem die Verhinderung von Schmiermittelaustritt sicherstellen sollen. Das angestrebte Forschungsziel besteht in der Entwicklung eines wartungsfreien und verschleißarmen Gleitlagers für oszillierende und hochbelastete Gelenke in Arbeitsausrüstungen. Dadurch sollen zukünftig Maschinenstillstand aufgrund von Nachschmierungen oder Bauteilwechsel im Betrieb mobiler Arbeitsmaschinen vermieden werden. Die Umsetzung dieses Ziels soll durch den Einsatz von Ingenieurkeramik erfolgen, die über ein hohes Potenzial zur Verbesserung der Tribomechanik verfügt. Dabei spielt die Entwicklung eines geeigneten Lagerdesigns unter Beachtung von Stoff- und Beanspruchungseigenschaften sowie Prüfstandsversuche die dominante Rolle. Gegenstand der Forschungsarbeiten sind Gestaltungs- und Bemessungsregeln, mit welchen verallgemeinerungsfähige wissenschaftlich-technische Aussagen generiert werden, die in großer Breite und Vielfalt anwendbar sind. Aus tribologischer Sicht sind Keramiken zur Verschleißminimierung besonders gut geeignet. Darüber hinaus sind sie korrosionsbeständig und weisen nur geringe tribochemische Reaktionsfreudigkeiten auf. Die Härte erreicht Werte, die rd. 20 % über dem Abrasivstoff (Quarzsand bis 1.200 HV) liegen. Zudem wurde erkannt, dass kein weiteres Potential zur Verschleißminimierung in hochlegierten Stählen liegt und dass aufgrund der geringeren Dichte von Ingenieurkeramik gegenüber Stahl (0,35 bis 0,75) ein Leichtbaueffekt erzielt werden kann. Ein wartungsfreies Gleitlager auf Basis von Ingenieurkeramik stellt eine neue, innovative und vorwettbewerbliche Komponente für mobile Arbeitsmaschinen dar, die derzeitig am Markt nicht verfügbar ist. Neben der Vermeidung von funktionsbeeinflussendem Abrasiv- und Adhäsionsverschleiß sowie dem Verzicht auf Nachschmierung wird die angestrebte Reduzierung des Reibwertes auch einen energetischen Effekt hervorrufen. Damit rücken die Verringerung von Betriebskosten sowie eine Ressourcen- und Umweltschonung in den Mittelpunkt des innovativen Beitrags. Da oszillierende Gleit- oder Gelenklager in sehr vielfältigen Maschinen zum Einsatz kommen und deren Anwendung sich über die Baumaschinenbranche hinaus erstreckt, wird von einem hohen Nutzen für KMU und Zulieferern ausgegangen. (Text ge
Das Projekt "Beschichtungstechnologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Oerlikon Metco Coatings GmbH durchgeführt. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, zusammen mit Forschungsinstituten und Industriepartnern ein auf Thermischen Spritzen basierendes Werkstoffkonzept für Gleitlager als Hauptlager in Windenergieanlagen (WEA) zu entwickeln und zu validieren. Das Ziel von Oerlikon ist ein grundlegendes Verständnis für die Anforderungen in solchen Werkstoffkonzepten, die Mischreibung ausgesetzt sind, zu erlangen. Darauf aufbauend ist es möglich, sowohl die Werkstoffeigenschaften als auch die Schichtmorphologie von Beschichtungen, die dem speziellen Lastkollektiv standhalten, weiter zu entwickeln. Ferner wird der Nachweis erbracht, dass sich hybride Matrixwerkstoffe durch thermisches Spritzen besonders für die Herstellung solcher Großgleitlager eignen. Eine Beschichtungslösung anstelle gegossener Bauteile bedeutet mehr Flexibilität bei der Dimensionierung der Lager, als auch in der Werkstoffauswahl. Oerlikon Metco wird in diesem Vorhaben als Spezialist für Beschichtungen die material- und prozesstechnische Entwicklung des Werkstoffkonzepts im Bereich des Thermischen Spritzens durchführen. Im Verlauf der Arbeitspakete wird das Werkstoffkonzept durch Materialprobentests und Modellversuche konkretisiert und die Auswahl der Gleitlagermaterialien stetig eingegrenzt. Daraus ergibt sich die optimale Werkstoffvariante, der im letzten Arbeitsschritt anhand eines Demonstrator-Modells getestet wird. Neben der Herstellung und Bereitstellung von Beschichtungswerkstoffen wird Oerlikon Metco die Modellgleitlager sowie das Demonstratolager beschichten. In Kooperation mit den Verbundpartnern werden gemäß Vorhabenbeschreibung folgende Arbeitspaketen (AP) bearbeitet: AP 2: Materialentwicklung AP 2.1: Werkstoff-Auswahl & Charakterisierung AP 2.2: Beschichtungsversuche & Anpassung der Prozesstechnik AP 3: Gleitlager Modellversuche AP 3.2: Skalierung, Prozessentwicklung zur Lagerbeschichtung & Herstellung AP 4: Validierung Werkstoffkonzept AP 4.3: Demonstrator-Beschichtung.
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