Potentiale der Temperaturverteilungsmessung zur Analyse trockenlaufender Friktionssysteme auf Basis neuer Messtechnik = Potentials of the temperature distribution measurement for the analysis of dry running friction systems based on new measurement technology

Die Herausforderungen an ein neues Produkt und die Entwicklung dieses sind vielfältig und die Durchführung des richtigen Entwicklungsprozesses ist nicht trivial. In nahezu jeder technischen Branche, aber besonders in der Automobilbranche, müssen neue Produkte hinsichtlich des Energiebedarfs ihre zugedachte Aufgabe möglichst effizient erledigen. Um dies gewährleisten zu können, werden neue Produkte immer grenzwertiger ausgelegt, zum Beispiel soll möglichst kein Material „durch die Gegend geschleppt werden“, welches keinen Beitrag zur Funktionserfüllung hat. Zusätzlich steigen die Leistungsanforderungen an ein neues Produkt. ... mehrJedoch darf auch unter diesen Umständen ein Funktionsausfall beim Endkunden auf keinen Fall auftreten. Ein solcher Funktionsausfall hätte im schlimmsten Falle eine Rückrufaktion zur Folge, welche im Normalfall einen großen Imageschaden für das Unternehmen zu Folge hat.
Um die Anforderungen an die Energieeffizient und die Performancesteigerung mit der notwendigen Funktionssicherheit in Einklang zu bringen, wird in der vorliegenden Arbeit eine Methode zur Weiterentwicklung bestehender Systeme auf Basis der räumlich hochauflösenden Temperaturverteilungsmessung entwickelt.
Mit den bekannten Messmethoden ist es schwer einen weiteren Erkenntnisgewinn zu erreichen, weshalb zuerst nach neuen Messmethoden gesucht wurde. Dabei zeigte die verteilt messende faseroptische Sensorik ein hohes Potential, welches zunächst in einer Machbarkeitsstudie bestätigt wurde. Anschließend wurde eine Fehlerbetrachtung der Messmethode durchgeführt, wobei Empfehlungen zur Integration der Messtechnik im weiterzuentwickelnden System abgeleitet wurden. An zwei unterschiedlichen trockenlaufenden Reibpaarung konnte die Anwendbarkeit und der Nutzen der Temperaturverteilungsmessung gezeigt werden. Zum Beispiel wurden die Potenziale der räumlich hochauflösenden Messung der Temperaturverteilung für die Optimierung von trockenlaufenden Kupplungssystemen aufgezeigt, indem das thermo-mechanische Verhalten bei unterschiedlichsten Beanspruchungen analysiert und verglichen wird, um auf Basis dieser Erkenntnisse zum Systemverhalten, welches bisher Messtechnik nicht ermittelt werden konnte, Optimierungsmaßnahmen zu definieren.
Der Fokus der Arbeit liegt auf der Beschreibung der gewinnbringenden Anwendung der räumlich hochauflösenden Temperaturverteilungsmessung als Werkzeug zur Erweiterung des Systemverständnisses. Dazu wurde eine Methode entwickelt, welche im Sinne der PGE - Produktgenerationsentwicklung die zielgerichtete Gestaltoptimierung unterstützt.

The challenges a new product and its development faces are diverse and choosing the right development process is not trivial. In almost every technical sector, but especially in the automotive sector, new products have to fulfil their intended task as efficiently as possible regarding the energy demand. To ensure this, new products are designed more and more borderline, for example no material should be "dragged through the area", which does not contribute to functional fulfillment. In addition, the performance requirements increase to a new product. However, even under these circumstances, the end-user may not experience any functional loss. ... mehrSuch a loss of function would, in the worst case, result in a product recall action, which normally results in a considerable damage to the manufacturer's image.
In order to harmonize the requirements energy efficiency and performance enhancement with the necessary functional safety, a method for the further development of existing systems based on the spatially high-resolution temperature distribution measurement is developed.
With the known measurement methods, it is difficult to achieve a further gain in knowledge, which is why the search was made for new measurement methods. The fiber-optic sensor technology showed a high potential, which was initially confirmed in a feasibility study. Subsequently, possible sources of errors were analyzed, whereby recommendations for the integration of the measuring technology in the system were derived. The applicability and the benefit of the temperature distribution measurement are shown on two different dry running friction pairings. For example, the potentials of the spatially high-resolution temperature distribution measurement for the optimization of dry-running coupling systems were demonstrated by analyzing and comparing the thermo-mechanical behavior under different stresses in order to targeted optimize the system behavior.
The focus of the work is on the description of the profitable application of the spatially high-resolution temperature distribution measurement as a tool for improving the system understanding. To this end, a method has been developed that allows the targeted shape optimization in the sense of the PGE – Product Generation Engineering.