Wie verändert sich die Lagertechnologie?

In den letzten Jahrzehnten hat sich die Konstruktion von Lagern erheblich weiterentwickelt, was neue Materialanwendungen, fortschrittliche Schmiertechniken und anspruchsvolle Computeranalysen mit sich brachte.

Lager werden in praktisch allen Arten rotierender Maschinen verwendet. Von Verteidigungs- und Luft- und Raumfahrtausrüstung bis hin zu Lebensmittel- und Getränkeproduktionslinien steigt die Nachfrage nach diesen Komponenten. Entscheidend ist, dass Konstrukteure zunehmend kleinere, leichtere und langlebigere Lösungen fordern, um selbst den anspruchsvollsten Umgebungsbedingungen gerecht zu werden.

 

Materialwissenschaft

Die Reduzierung der Reibung ist ein zentrales Forschungsgebiet für Hersteller. Viele Faktoren beeinflussen die Reibung, wie z. B. Maßtoleranzen, Oberflächenbeschaffenheit, Temperatur, Betriebsbelastung und Geschwindigkeit. Im Laufe der Jahre wurden beim Wälzlagerstahl erhebliche Fortschritte erzielt. Moderne, hochreine Lagerstähle enthalten weniger und kleinere nichtmetallische Partikel, wodurch Kugellager widerstandsfähiger gegen Kontaktermüdung sind.

 

Moderne Stahlherstellungs- und Entgasungstechniken produzieren Stahl mit geringeren Anteilen an Oxiden, Sulfiden und anderen gelösten Gasen, während bessere Härtungstechniken härtere und verschleißfestere Stähle produzieren. Fortschritte bei den Fertigungsmaschinen ermöglichen es Herstellern von Präzisionslagern, engere Toleranzen bei Lagerkomponenten einzuhalten und hochglanzpolierte Kontaktflächen herzustellen, was alles die Reibung verringert und die Lebensdauer verbessert.

 

Zur Verbesserung des Lagergeräuschpegels wurden neue rostfreie 400er-Stähle (X65Cr13) sowie Stähle mit hohem Stickstoffgehalt für eine höhere Korrosionsbeständigkeit entwickelt. Für stark korrosive Umgebungen oder extreme Temperaturen können Kunden jetzt aus einer Reihe von Lagern aus Edelstahl der Güteklasse 316, Vollkeramiklagern oder Kunststofflagern aus Acetalharz, PEEK, PVDF oder PTFE wählen. Da der 3D-Druck immer häufiger zum Einsatz kommt und damit kostengünstiger wird, sehen wir zunehmend Möglichkeiten für die Produktion von nicht standardmäßigen Lagerkäfigen in kleinen Mengen, was für den Bedarf an Speziallagern mit geringem Volumen nützlich sein wird.

 

Schmierung

 

Die Schmierung dürfte die meiste Aufmerksamkeit erregt haben. Da 13 % der Lagerausfälle auf Schmierfaktoren zurückzuführen sind, ist die Lagerschmierung ein sich schnell entwickelndes Forschungsgebiet, das von Wissenschaftlern und der Industrie gleichermaßen unterstützt wird. Dank einer Reihe von Faktoren gibt es mittlerweile viel mehr Spezialschmierstoffe: ein breiteres Angebot an hochwertigen synthetischen Ölen, eine größere Auswahl an Verdickern, die bei der Fettherstellung verwendet werden, und eine größere Vielfalt an Schmierstoffadditiven, um beispielsweise höhere Belastbarkeiten zu ermöglichen oder höhere Korrosionsbeständigkeit. Kunden können hochgefilterte, geräuscharme Fette, Hochgeschwindigkeitsfette, Schmierstoffe für extreme Temperaturen, wasserfeste und chemikalienbeständige Schmierstoffe, Hochvakuumschmierstoffe und Reinraumschmierstoffe spezifizieren.

 

Computergestützte Analyse

 

Ein weiterer Bereich, in dem die Lagerindustrie große Fortschritte gemacht hat, ist der Einsatz von Lagersimulationssoftware. Jetzt können Lagerleistung, Lebensdauer und Zuverlässigkeit über das hinausgehen, was vor einem Jahrzehnt erreicht wurde, ohne dass teure, zeitaufwändige Labor- oder Feldtests durchgeführt werden müssen. Eine fortschrittliche, integrierte Analyse von Wälzlagern kann unübertroffene Einblicke in die Lagerleistung liefern, eine optimale Lagerauswahl ermöglichen und vorzeitigen Lagerausfall verhindern.

 

Fortschrittliche Methoden zur Ermüdungslebensdauer ermöglichen die genaue Vorhersage von Element- und Laufbahnspannungen, Rippenkontakt, Kantenspannung und Kontaktkürzungen. Sie ermöglichen außerdem eine vollständige Systemdurchbiegung, Lastanalyse und Lagerfehlausrichtungsanalyse. Dadurch erhalten Ingenieure die Informationen, um die Lagerkonstruktion zu modifizieren, um den Belastungen, die sich aus der spezifischen Anwendung ergeben, besser gerecht zu werden.

 

Ein weiterer klarer Vorteil besteht darin, dass Simulationssoftware den Zeit- und Ressourcenaufwand für die Testphase reduzieren kann. Dies beschleunigt nicht nur den Entwicklungsprozess, sondern reduziert auch die Kosten im Prozess.

 

Es ist klar, dass neue Entwicklungen in der Materialwissenschaft zusammen mit fortschrittlichen Werkzeugen zur Lagersimulation den Ingenieuren die nötigen Erkenntnisse liefern werden, um Lager für optimale Leistung und Haltbarkeit als Teil eines gesamten Systemmodells zu entwerfen und auszuwählen. Kontinuierliche Forschung und Entwicklung in diesen Bereichen wird von entscheidender Bedeutung sein, um sicherzustellen, dass Lager auch in den kommenden Jahren die Grenzen überschreiten.