Die Akustik der Reibung
Schwingungen und Geräuscherzeugung zwischen zwei Flächen, die sanft gegeneinander gleiten, ergeben sich aus den unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften. Bei der Oberflächencharakterisierung durch akustische Reaktionen hat man sich bisher hauptsächlich auf das Tasten konzentriert und den reibungsbedingten Schwingungen und Geräuschen zwischen weichen Oberflächen eher wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Wissenschaftler initiierten das EU-finanzierte Projekt "Acoustics of friction under light loads" (BUAFULL)(öffnet in neuem Fenster) zwecks weiterer Untersuchungen auf diesem Gebiet. BUAFULL brachte die tribologischen Eigenschaften der Reibflächen (hauptsächlich Rauheit, Haftung und Geometrie) mit der akustischen Reaktion unter leichten Lasten in Zusammenhang. Ultimatives Ziel war es, die Reibung eines Fingers nachzuahmen, der leicht über ein weiches Material streicht. Zu diesem Zweck entwickelten die Wissenschaftler ein leichtes Pendel, das wie ein Finger agiert, wobei ein rotierender Strahl auf der Oberfläche unter dem Finger gleitet, um für die Berührung zu sorgen. Ein Hebemechanismus im Pendel kontrolliert die Berührungskraft. Die Untersuchungen ergaben, dass das Pendel die Oberfläche um einen Betrag proportional zur dazwischen entwickelten Reibung anhob. Es wurde festgestellt, dass die Pendelbewegung eingeschränkt ist und auch diskontinuierliche Kontakte beinhaltet. Zusätzlich könnten reibungsinduzierte nichtlineare Reaktionen wie Keilverblockungen, Verklemmungen und Ausbrechen Auswirkungen auf die erwartete Pendeldynamik haben. Eine Korrelation der dynamischen Pendelreaktion zur Reibung ergab bedeutende neue Einblicke in Reibungsmessungen zwischen weichen Oberflächen unter leichten Lasten. Eine weitere wichtige Erkenntnis war, dass die Messanordnung von der Haftreibungskomponente getrennt werden konnte. Die dynamische Modellierung eines eingeschränkten Pendels beschrieb derartige Beziehungen und stellte außerdem Design-Richtlinien zur Verfügung, um eine Keilverblockung der Pendelspitze mit der Oberfläche zu vermeiden. Die Projektentwicklungen sind von fundamentaler Bedeutung, um eine Reihe von Bereichen weiterzuentwickeln. Dazu zählen das Tasten, beim Greifen per Roboter nach empfindlichen Objekten eingesetzte haptische Systeme und die Produktcharakterisierung in Fragen wie etwa der Weichheit von Stoffen und den Auswirkungen von Tensiden auf die Haut.
Schlüsselbegriffe
Akustik, Reibung, Vibration, Materialien, Klangerzeugung, Oberflächeneigenschaften, akustische Reaktionen, Tastsensoren, reibungsinduzierte Vibrationen, weiche Oberflächen, leichte Lasten, Kontaktkraft, haptische Systeme, Robotergreif, Weichheit
