Bei der Entwicklung neuer Produkte setzt SKF eigene Simulationsverfahren ein.

Bei der Entwicklung neuer Produkte setzt SKF eigene Simulationsverfahren ein.

Je komplexer die Anwendungen, desto höher die Anforderungen an die Wälzlager und desto größer die Herausforderungen für die Entwickler, Konstrukteure und Anwendungstechniker. Denn diese müssen immer öfter individuelle Lösungen anbieten, die die genau für diese Anwendung die passenden Eigenschaften aufweisen. Um dafür die beste Technologie, ein funktionales Design und die geeigneten Materialien auszuwählen und aufeinander abzustimmen, sind Simulationen eine große Hilfe: Sie ermöglichen es, verschiedene Produktkonfigurationen ohne teuren Maschinen- und Materialaufwand zu testen und zu vergleichen. SKF hat daher eigene Simulationsverfahren entwickelt, die weit über den Standard hinausgehen: Der Kunde erhält damit die für seine Anwendung exakt passende und erprobte Lösung.

Die Basis der Produktentwicklung von SKF ist eine gründliche Analyse der Kundenanforderungen mithilfe der Qualitätsmanagement-Methode „Design for Six Sigma“. Die SKF Experten erarbeiten damit eine geeignete Konfiguration für das Lager. Diese testen sie anschließend in einer Systemsimulation, um zu ermitteln, welche Parameter für die jeweilige Anwendung besonders wichtig sind – etwa der Härtegrad oder die Beständigkeit gegenüber aggressiven Substanzen. Dabei betrachten sie das Lager nicht isoliert, sondern als Teil des gesamten Aggregats, in dem es in der Praxis eingesetzt werden soll.

Um beispielsweise zu testen, wie robust die so ermittelte Konstruktion ist, kommt die sogenannte „Monte-Carlo-Simulation“ zum Einsatz. Dabei durchlaufen die Bauteile eine große Anzahl von praxisrelevanten Experimenten. Verschiedene Materialeigenschaften wie mechanische Toleranzen, Magnetismus und elektrische Leitfähigkeit werden dabei verändert, ebenso äußere Einflüsse wie Temperatur, Versorgungsspannung und Vibrationen. Auf Basis dieser Analyse können die Experten das Design des Lagers weiter optimieren. Die Monte-Carlo-Simulation lässt Rückschlüsse auf das Verhalten eines Produkts während der Massenproduktion sowie in der Anwendung zu. Mit den Ergebnissen führen die SKF Ingenieure eine erneute Systemsimulation durch, um die Funktion des Lagers in seiner Einsatzumgebung zu testen.

Mit diesen Simulationsverfahren hat SKF unter anderem für die Automobilindustrie Wälzlager mit integrierten Drehzahlsensoren entwickelt. Diese kommen beispielsweise in Getrieben und Antriebssträngen von Hybrid- und Elektrofahrzeugen zum Einsatz, wo sie verschiedene Parameter wie Drehzahl, Drehrichtung und Beschleunigung erfassen. Die Anforderungen an die Komponenten sind dabei von Fahrzeug zu Fahrzeug unterschiedlich: Einerseits muss der Sensor eine möglichst hohe Auflösung haben, um exakte Messergebnisse zu liefern, andererseits soll das gesamte Bauteil kompakt, robust und unempfindlich gegenüber Öl oder auch anderen Schmierstoffen sein.

SKF ermittelte auf Basis der Simulationen eine optimale Design- und Materialkonfiguration. Das Ergebnis sind hochgenaue und äußerst robuste Sensorlager, deren Konstruktion und Materialeigenschaften exakt auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt sind. Der Anwender erhält eine getestete und einsatzbereite Komplettlösung, die er ohne großen Aufwand installieren kann. Dies sorgt gerade in der Massenproduktion, wie sie in der Automobilindustrie üblich ist, für erhebliche Einsparungen und für Sicherheit. Und auch für zahlreiche Kunden aus anderen Branchen entwickelt SKF mit den Simulationsverfahren individuelle Lösungen. kk