Ein Millionstel Gramm genau 02.10.2013, 15:15 Uhr

Neues Kontrollsystem für Mikroschmierung

Bei der Mikroschmierung von Präzisionskugellagern erweist sich die Dosierung immer wieder als Achilles-Verse. Denn schon kleinste Ungenauigkeiten führen zum Trockenlaufen. Ein neues Kontrollsystem soll dies zukünftig verhindern

Herzstück des neuen Dosiersystems ist eine Mikromembranpumpe aus Silizium. Diese saugt mit einer vibrierenden Membran kleinste Menge Schmieröl an und stößt diese wieder aus. Im Dosierkanal selbst sind Sensoren angebracht. Diese kontrollieren die Schmierstoff-Menge anhand injizierter Luftblasen. 

Herzstück des neuen Dosiersystems ist eine Mikromembranpumpe aus Silizium. Diese saugt mit einer vibrierenden Membran kleinste Menge Schmieröl an und stößt diese wieder aus. Im Dosierkanal selbst sind Sensoren angebracht. Diese kontrollieren die Schmierstoff-Menge anhand injizierter Luftblasen. 

Foto: Fraunhofer EMFT

Industrieunternehmen, die mit Hochleistungsfräsern arbeiten, sind stets darum bemüht, ihren Schmierstoffverbrauch zu reduzieren. Denn dann sparen sie Produktionskosten, schonen die Maschinen und senken die Ölbelastung in der Luft, die für Mitarbeiter zur gesundheitlichen Bedrohung werden kann. Der Trend geht daher zu Mikroschmiersystemen. Das Problem: Die Zuverlässigkeit dieser Dosiersysteme galt bislang als limitierender Faktor und Gefahrenquelle. Denn schon kleinste Unregelmäßigkeiten bei der Ölzufuhr führen dazu, dass Maschinenlager trocken laufen. Forscher der Fraunhofer-Einrichtung für modulare Festkörper-Technologie in München haben deshalb ein neues Mikroschmiersystem mit einem Sensor-Kontrollsystem entwickelt. 

Winzige Mikromembranpumpe

Herzstück des neuen Mikroschmiersystems mit integriertem Ölreservoir ist eine winzige Mikromembranpumpe, die kleiner als ein Cent-Stück ist. Auf der Membran sitzt eine kleine Scheibe aus Piezokeramik, die vom elektrischen Takt eines Ansteuermoduls von der Größe einer Streichholzschachtel in Schwingung versetzt wird. Bis zu einhundertmal pro Sekunde saugt die vibrierende Membran eine kleine Menge Flüssigkeit an und stößt diese wieder aus. Somit ist es möglich, Dosierungen von unter 25 Mikrogramm Schmieröl ins Präzisionskugellager von Hochleistungsspindeln zu pumpen – das entspricht einem Millionstel Gramm. Um die optimale Ölmenge für die Lagerschmierung zu finden, führte das Industrieunternehmen Paul Müller parallel zur Entwicklung Tests an Werkzeugmaschinenspindeln durch.

Das neue Mikroschmiersystem bietet mehrere Vorteile: Zum einen lassen sich durch die geringen Dosiereinheiten 95 Prozent Schmierstoff einsparen. Ein ökonomischer und ökologischer Pluspunkt. Zum anderen reduzieren sich die Reibbeiwerte im Lager, so dass die Hochgeschwindigkeitsspindeln noch effizienter arbeiten. Auch die Arbeitsumgebung wird sicherer, da die Ölbelastung in der Luft sinkt. Die Pumpe selbst besteht aus Silizium, da das Material ausgezeichnete elastomechanische Eigenschaften aufweist. Die Folge: Ohne nennenswerte Verschleiß- und Ermüdungserscheinungen arbeitet sie bis zu 20 000 Stunden. Alle Komponenten sind zudem so klein gebaut, dass sie Platz in der Spindel selbst finden. Ein externes Schmieraggregat ist somit überflüssig.

Neues Kontrollsystem verhindert, dass Lager heiß laufen

Bei dieser Mikrodosierung muss das System zuverlässig arbeiten, damit das Maschinenlager nicht trocken läuft. Wichtig ist ein geschlossener Schmierfilm auf den Lageroberflächen. Sichergestellt wird dies durch eine neue Kontrollmethode: Dabei injiziert das System zum Abschluss eines Dosierintervalls eine Gasblase in den Dosierkanal. Im Kanal selbst sind mehrere Sensoren angebracht, welche die Geschwindigkeit der Blase erfassen und daraus die dosierte Ölmenge ableiten. Ein Mikrochip kann die Pumpfrequenz je nach gewünschter Fördermenge neu einstellen. Derzeit arbeitet das Fraunhofer Team an einem Dosieralgorithmus, der sogar Dosiermengen von fünf Mikrogramm ermöglichen soll. 

Stellenangebote im Bereich Automatisierungstechnik

Automatisierungstechnik Jobs
RheinEnergie AG-Firmenlogo
Planungsingenieur / Projektleiter Elektrotechnik (m/w/d) RheinEnergie AG
Festo SE & Co. KG-Firmenlogo
Product Owner for Systems Simulation Engineering (m/w/d) Festo SE & Co. KG
Esslingen Zum Job 
Dürr Aktiengesellschaft-Firmenlogo
Inbetriebnehmer / Mechatroniker für Luft und Wärmetechnik (m/w/d) Dürr Aktiengesellschaft
Bietigheim-Bissingen Zum Job 
WITTENSTEIN SE-Firmenlogo
Produktmanager (w/m/d) Servogetriebe WITTENSTEIN SE
Igersheim-Harthausen Zum Job 
Schleifring GmbH-Firmenlogo
Testingenieur für die Produktqualifikation (m/w/d) Schleifring GmbH
Fürstenfeldbruck Zum Job 
über RSP Advice Unternehmensberatung-Firmenlogo
Technische Leitung (m/w/d) über RSP Advice Unternehmensberatung
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) C-ITS Entwicklung Die Autobahn GmbH des Bundes
Frankfurt am Main Zum Job 
DB AG-Firmenlogo
Ingenieur:in Elektrotechnik DB AG
verschiedene Standorte Zum Job 
Kromberg & Schubert Automotive GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Ingenieur Datenmanagement / -prozesse (m/w/d) Kromberg & Schubert Automotive GmbH & Co. KG
Abensberg Zum Job 
Recogizer-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) KI-gestützte CO2-Reduktion Recogizer
Pfisterer Kontaktsysteme GmbH-Firmenlogo
High Voltage Testing Specialist (w/m/d) Pfisterer Kontaktsysteme GmbH
Winterbach Zum Job 
Recogizer-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) KI-gestützte CO2-Reduktion Recogizer
über ifp | Executive Search. Management Diagnostik.-Firmenlogo
Produktionsleiter:in über ifp | Executive Search. Management Diagnostik.
Netzgesellschaft Potsdam GmbH-Firmenlogo
Betriebsingenieur (m/w/d) Elektrotechnik/Energietechnik für die Niederspannung bzw. Hochspannung Netzgesellschaft Potsdam GmbH
Potsdam Zum Job 
Karlsruher Institut für Technologie-Firmenlogo
Universitätsprofessur (W3) Intelligente rekonfigurierbare Produktionsmaschinen Karlsruher Institut für Technologie
Karlsruhe Zum Job 
Truma Gerätetechnik GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Elektroniker (m/w/d) im Bereich Fahrzeugelektronik Truma Gerätetechnik GmbH & Co. KG
Putzbrunn Zum Job 
Netzgesellschaft Potsdam GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Strategische Netzplanung (m/w/d) für Strom, Datennetze, Infokabel, 450 MHz Netzgesellschaft Potsdam GmbH
Potsdam Zum Job 
Deutsche Rentenversicherung Bund-Firmenlogo
Teamleiter*in Bauprojekte Elektrotechnik (m/w/div) Deutsche Rentenversicherung Bund
BG ETEM-Firmenlogo
Dipl.-Ing. (Uni/TU/TH), M. Sc./Eng. (m/w/d) im Bereich Fachkompetenzcenter Elektrische Gefährdungen BG ETEM
GIBY GmbH-Firmenlogo
Service Techniker (m/w/d) für Telekommunikationsnetze GIBY GmbH
Leipzig Zum Job 

Ein Beitrag von:

  • Patrick Schroeder

    Patrick Schroeder arbeitete während seines Studiums der Kommunikationsforschung bei verschiedenen Tageszeitungen. 2012 machte er sich als Journalist selbstständig. Zu seinen Themen gehören Automatisierungstechnik, IT und Industrie 4.0.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.