Metallgeräteteile, die drohende Schäden vorausahnen
Da Kunststoffkomponenten und -teile aus dem Alltag nicht wegzudenken sind, kommt auch den zu ihrer Herstellung verwendeten Spritzgussmaschinen große Bedeutung zu. Trotz des Wertes dieser Maschinen, die geschmolzene Kunststoffe in Metallformen gießen, fallen sie aktuell zu etwa 20% aus und erreichen so nur durchschnittliche 60% Auslastung. Oberflächenschäden von Metallgeräteteilen verursachen in vielen verarbeitenden Gewerbesektoren der EU erhebliche Verluste durch Ausfälle und Verzögerungen in Produktion und Lieferung. Die vom EU-finanzierten Projekt 'Ultra-thin conductive ceramic mesh to monitor stress and wear on a steel surface' (MESMESH) entwickelte Echtzeitlösung zur Zustandsüberwachung von Metallgeräteteilen hat somit voraussichtlich erhebliche Auswirkungen auf die Wettbewerbsfähigkeit von Herstellern in der EU. Die MESMESH-Lösung wurde ermöglicht durch mehrere innovative Entwicklungen in Technik, Material und Algorithmen. Mithilfe von Femtosekunden-Lasergravur werden auf Stahl mikroskopische Rillen erzeugt. Die Wissenschaftler entwickelten leitfähige Spezialkeramikfasern, die als dünnes Maschengeflecht auf das Metallteil gesintert werden. Mikroskopisch in die winzigen Keramikfasern eingearbeitete Löcher und Kerben ermöglichen die Verbindung zu ultradünnen Sensordrähten. Schließlich wurden neue Vorhersagealgorithmen entwickelt, um unter Produktionsbedingungen Verschleiß und Schäden zu erkennen. Zur Demonstration haben die Forscher einen vorkommerziellen Prototyp mit MESMESH Sensor- und Messtechnik erfolgreich für den kommerziellen Einsatz getestet. Die Technologie kann für die Zustandsüberwachung (Structural Health Monitoring, SHM) vieler anderer Metallteile wie Achsen, Antriebswellen, Bremsbeläge und Pressformen leicht angepasst werden. Dies verspricht zahlreiche Vorteile, wie etwa Reduzierung von Schrott infolge fehlerhafter Teile und Gussschäden, verbesserte Produktqualität, geringere Ausfallzeiten sowie erhebliche Kosteneinsparungen. Damit lieferte das MESMESH-Konsortium eine Echtzeit-SHM-Technologie für komplexe Metallgeräteteile, die den derzeit verfügbaren Alternativen in technischer und finanzieller Hinsicht überlegen ist. Ihre Umsetzung hat voraussichtlich auch wichtige Nebeneffekte wie reduzierten Energieverbrauch, reduzierte Emissionen und Erhaltung natürlicher Ressourcen.
