Wie verändert sich die Lagertechnologie?

In den letzten Jahrzehnten hat sich die Konstruktion von Lagern deutlich weiterentwickelt und neue Materialverwendungen, fortschrittliche Schmiertechniken und ausgefeilte Computeranalysen hervorgebracht..

Lager werden in nahezu allen Arten von rotierenden Maschinen eingesetzt. Von Ausrüstung für Verteidigung und Luft- und Raumfahrt bis hin zu Produktionslinien für Lebensmittel und Getränke steigt die Nachfrage nach diesen Bauteilen stetig. Entscheidend ist, dass Konstrukteure zunehmend kleinere, leichtere und robustere Lösungen fordern, die selbst extremsten Umgebungsbedingungen gerecht werden.

 

Materialwissenschaft

Die Reduzierung der Reibung ist ein zentrales Forschungsgebiet für Hersteller. Viele Faktoren beeinflussen die Reibung, darunter Maßtoleranzen, Oberflächenbeschaffenheit, Temperatur, Betriebslast und Drehzahl. Im Bereich der Wälzlagerstähle wurden in den letzten Jahren bedeutende Fortschritte erzielt. Moderne, hochreine Wälzlagerstähle enthalten weniger und kleinere nichtmetallische Partikel, wodurch Kugellager eine höhere Beständigkeit gegen Kontaktmüdung aufweisen.

 

Moderne Stahlherstellungs- und Entgasungsverfahren erzeugen Stahl mit geringeren Anteilen an Oxiden, Sulfiden und anderen gelösten Gasen, während verbesserte Härtungsverfahren härtere und verschleißfestere Stähle hervorbringen. Fortschritte im Maschinenbau ermöglichen es Herstellern von Präzisionslagern, engere Toleranzen bei den Lagerkomponenten einzuhalten und hochglanzpolierte Kontaktflächen zu erzeugen. All dies reduziert die Reibung und verlängert die Lebensdauer.

 

Neue Edelstähle der Güteklasse 400 (X65Cr13) wurden entwickelt, um die Geräuschentwicklung von Lagern zu reduzieren, ebenso wie stickstoffhaltige Stähle für eine höhere Korrosionsbeständigkeit. Für stark korrosive Umgebungen oder extreme Temperaturen stehen Kunden nun Lager aus Edelstahl der Güteklasse 316, Vollkeramiklager oder Kunststofflager aus Acetalharz, PEEK, PVDF oder PTFE zur Auswahl. Mit der zunehmenden Verbreitung und Kosteneffizienz des 3D-Drucks eröffnen sich wachsende Möglichkeiten für die Fertigung von Sonderlagerkäfigen in kleinen Stückzahlen – ein Vorteil für den Bedarf an Speziallagern in geringen Stückzahlen.

 

Schmierung

 

Die Schmierung hat wohl die größte Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Da 13 % der Lagerausfälle auf Schmierstoffmängel zurückzuführen sind, ist die Lagerschmierung ein sich rasant entwickelndes Forschungsgebiet, das von Wissenschaft und Industrie gleichermaßen unterstützt wird. Dank verschiedener Faktoren stehen heute deutlich mehr Spezialschmierstoffe zur Verfügung: eine größere Auswahl an hochwertigen synthetischen Ölen, eine größere Vielfalt an Verdickungsmitteln für die Fettherstellung und eine größere Bandbreite an Schmierstoffadditiven, die beispielsweise höhere Belastbarkeit oder besseren Korrosionsschutz ermöglichen. 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 Wälzlagerindustrie große Fortschritte erzielt hat, ist der Einsatz von Simulationssoftware für Wälzlager. Leistung, Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Wälzlagern lassen sich heute deutlich über das Niveau von vor zehn Jahren hinaus steigern, ohne dass aufwändige und kostspielige Labor- oder Feldversuche erforderlich sind. Fortschrittliche, integrierte Analysen von Wälzlagern ermöglichen einzigartige Einblicke in die Lagerleistung, eine optimale Lagerauswahl und die Vermeidung vorzeitiger Lagerausfälle.

 

Moderne Methoden zur Bestimmung der Ermüdungslebensdauer ermöglichen die präzise Vorhersage von Spannungen in Bauteilen und Laufbahnen, Rippenkontakt, Kantenspannungen und Kontaktabbrüchen. Sie erlauben zudem die vollständige Systemdurchbiegung, Lastanalyse und Analyse von Lagerfluchtungsfehlern. Dadurch erhalten Ingenieure die notwendigen Informationen, um die Lagerkonstruktion an die in der jeweiligen Anwendung auftretenden Spannungen anzupassen.

 

Ein weiterer klarer Vorteil besteht darin, dass Simulationssoftware den Zeit- und Ressourcenaufwand in der Testphase reduzieren kann. Dies beschleunigt nicht nur den Entwicklungsprozess, sondern senkt auch die damit verbundenen Kosten.

 

Es ist offensichtlich, dass neue Entwicklungen in der Materialwissenschaft und fortschrittliche Simulationswerkzeuge für Lager Ingenieuren die notwendigen Erkenntnisse liefern, um Lager im Hinblick auf optimale Leistung und Langlebigkeit als Teil eines Gesamtsystemmodells zu konstruieren und auszuwählen. Kontinuierliche Forschung und Entwicklung in diesen Bereichen sind entscheidend, um sicherzustellen, dass Lager auch in den kommenden Jahren neue Maßstäbe setzen.