Hipercomp - TU München
In einem Pulsator wird das Zahnrad zwischen zwei Backen und zwei Zähnen eingespannt und mit einer dynamischen Last pulsierend belastet, solange bis es zu einem Anriss und letztendlich zu einem kompletten Bruch des Zahnes kommt. Der Zahn bricht dann komplett ab und verrät durch sein Bruchbild die Geschichte seines Schadens. (Bild: ke NEXT)

Für eine erhöhte Schadenstoleranz von Lager- und Getriebebaukomponenten muss jedoch keineswegs zwangsläufig Stahl der Werkstoff der Wahl sein, wie Karsten Stahl betont: „Mit Kunststoff beispielsweise lassen sich leichtere, leisere und dabei leistungsfähige Antriebe darstellen. Dazu ist aber viel Grundlagenwissen erforderlich, an dem wir derzeit intensiv arbeiten.“ Stahl erklärt: „Die Tragfähigkeit von Kunststoffzahnrädern ist werkstoffbedingt abhängig von der Raumtemperatur, dem Luftfeuchtigkeitsgehalt, dem Alterungszustand von Kunststoff, das heißt von vielen Parametern, die wir bei Stahl so nicht kennen. Hier ist Grundlagenforschung erforderlich, um die Potenziale von Kunststoffzahnrädern voll ausschöpfen zu können. Und wenn wir das tun, bin ich überzeugt, dass wir mit der Tragfähigkeit von Kunststoffzahnrädern, bezogen auf das Gewicht in die Größenordnung von Stahl kommen können bei deutlich niedrigeren Kosten.“

Für Stahl und sein Team geht die Forschung an Stahl- und Kunststoffzahnrädern deshalb auf breiter Front weiter. Hierzu beschäftigen sich die Wissenschaftler auch künftig intensiv mit der Schadenstoleranz von Stahlwerkstoffen gegenüber unterschiedlichen Schadensarten wie Zahnbruch, Grübchen und weiteren Flankenschäden. Insbesondere beim Kunststoff gehe es nicht nur um die Zahnfußtragfähigkeit, sondern auch um die thermische Stabilität und die Flankentragfähigkeit, so Stahl. Doch selbst dann fehle noch der letzte Schritt, erklärt er: „Die Ergebnisse der Forschung sollten idealerweise in Berechnungsmethoden münden, die am besten in einer Norm hinterlegt werden. Erst durch Normen, idealerweise internationale Normen wie die ISO, können die Methoden, die erarbeitet worden sind, international genutzt werden und die Potenziale der Werkstoffe und der Bauteile voll ausgeschöpft werden. Idealerweise sollten die Forschungsergebnisse in Methoden münden, die in Normen hinterlegt werden. Beispielsweise bei Zahnrädern, bei Stahlzahnrädern, die ISO 6336 oder bei Kunststoffzahnrädern die VDI 2736, durch deren Anwendung sich die Potenziale der Werkstoffe in den Zahnrädern voll ausschöpfen lassen.“

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