Projektleiter: Michael Krommer

Projektbetreuung: Andreas Brandl, Astrid Pechstein, Alexander Humer

Mitarbeiter: Leonhard Doppelbauer, Felix Unterberger

Projektpartner: Miba Gleitlager

Fördergeber: FFG - Produktion der Zukunft 41. Ausschreibung

Projektende: 31.12.2025

Kurzfassung:

Das vorliegende Projekt Charakterisierung und Simulation einer innovativen Fügeverbindung für neuartige Gleitlagerlösungen (InnoF) wird im Rahmen einer Kooperation zwischen der Miba Gleitlager Austria GmbH (Miba) und dem Institut für Technische Mechanik (TMech) der Johannes Kepler Universität Linz (JKU) durchgeführt.

Traditionelle Herstellverfahren von Gleitlagern sind in der Regel vielstufige und damit einhergehend teure Prozesse. Um zum einen die Aufwände in der Produktion zu reduzieren und zum anderen den Integrationsgrad von Gleitlagern zu erhöhen und somit einen zusätzlichen Mehrwehrt für Kunden und deren Anwendung zu erzielen, entwickelt Miba derzeit ein für die Gleitlageranwendung innovatives neues Fertigungsverfahren, das es ermöglichen soll etablierte Gleitlagermaterialien auf Bauteile direkt zu applizieren. Dafür wird die elektromagnetische Pulstechnologie (EMPT) herangezogen. Durch die Nutzung dieser Technologie wird ein neuartiger nicht adhäsiver Materialverbund generiert, für dessen Verhalten in Bezug auf tribologisch beanspruchte Komponenten wie Gleitlager es unter Einsatzbedingungen weltweit bisher keinerlei Erfahrung gibt.

Diese Fügeverbindung wird im Hinblick auf ihre Bewertung und Auslegung wissenschaftlich untersucht. Hierzu werden neuartige Methoden zur Modellierung, numerischen Simulation und experimentiellen Charakterisierung und deren problemorientiere Kombination entwickelt, welche weiterführend die Grundlage zur realen Auslegung und zur Verhaltensbewertung darstellen. Ein erfolgreicher Projektabschluss wirkt als der Enabler der EMPT Technologie für Miba. Als erstes daraus folgendes Produkt ist ein direkt beschichteter Planetenzapfen als Lösung für eine Planetenstufe eines Hauptgetriebes in Windturbinen angedacht. Um die EMPT als zukünftige innovative Fertigungstechnologie für Gleitlager etablieren zu können, bilden folgende Innovationsschwerpunkte die dafür notwendige Basis: (1) Entwicklung einer Prüfmethodik, (2) Entwicklung einer numerischen Methodik und (3) Entwicklung einer Strategie zur Kontaktbewertung.

Projektleiter: Michael Krommer

Projektbetreuung: Astrid Pechstein

Mitarbeiter: Sebastian Platzer

Projektpartner: Kompetenzzentrum Holz (WOOD K-Plus)

Fördergeber: FFG - COMET-Modul 2. Ausschreibung

Projektende: 31.12.2025

Projektleiter: Jürgen Schöftner

Mitarbeiter: Johannes Gahleitner

Projektpartner:

• Wilfried Becker, Technische Universiät Darmstadt, Germany
• Baruch Karp, Technion - Israel Institute of Technology, Israel

Fördergeber: FWF - P 33305

Projektende: 31.12.2025

Kurzfassung:

Piezoelektrische Materialen zeichnen sich dadurch aus, dass elektrische Ladungen durch mechanische Deformationen hervorgerufen werden. Diese Eigenschaft kann ausgenutzt werden, um mechanische Spannungen zu vermeiden, um unerwünschte Deformationen zu verhindern und auch um positionsempfindliche Sensoren zu entwickeln. Dieses Projekt fokussiert auf die Entwicklung von innovativen Regelungsmethoden mithilfe smarter und intelligenter Materialien. Der piezoelektrische Effekt ist dem bekannten thermoelastischen Effekt, den jeder aus dem Alltag kennt, sehr ähnlich. Die meisten Materialien, wie z.B. Metalle, dehnen sich aus, wenn sie Hitze bzw. einer Temperaturerhöhung ausgesetzt werden. Jedoch ziehen sich auch manche unter Wärmeeinwirkung zusammen, z.B. Wasser zwischen 0C und 4C. Beispiele dieses physikalischen Phänomens wären Dehnungsfugen bei Brücken, um Schäden aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnung vorzubeugen, oder das Zerbrechen von spröden Materialien wie Glas, welches spontan mit heißem Wasser befüllt wird. Wird der thermoelastische Effekt durch den piezoelektrischen Effekt, d.h. die Temperatur und der Wärmefluss durch die elektrische Spannung und die elektrische Ladung ersetzt, so ergeben sich ähnliche Phänomene für piezoelektrische Materialien. Hohe mechanische Beanspruchungen und Deformationen reduzieren die Lebensdauer von Konstruktionen. Dies trifft auf praktisch alle Materialien zu. Smarte und intelligente Materialien, welche aktiv solchen Auswirkungen entgegenwirken können, sind seit einigen Jahren für bestimmte Anwendungen verfügbar. Der sogenannte piezoelektrische Effekt ist die Eigenschaft von Materialien, die mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Dies bedeutet, dass piezoelektrisches Material auf eine elektrische Stimulation reagiert. Wenn beispielsweise die Bewegung einer Konstruktion kontrolliert werden soll, ist dies durch gezielte Vorgabe der elektrischen Signale möglich. Das ermöglicht die Entwicklung intelligenter Regelungsalgorithmen. Es ist auch in analoger Weise möglich, die Spannungsverteilung dieser Materialien zu beeinflussen, auf die beliebige Lasten einwirken. Das Ziel dieses Projektes ist die Erhöhung des Produktlebenszyklus und die Ableitung neuartiger Regelungsmethoden zur Positionskontrolle. Der Schlüssel zum Auffinden solcher smarter Lösungsalgorithmen sind sehr genaue mathematische Modelle, die auf explizite Zusammenhänge von Lastfällen und elektrischer Aktuierung führen. Insbesondere werden in diesem Projekt balkenähnliche Strukturen untersucht, weil diese Elemente in vielen Konstruktionen im Maschinenbau die Basis sind (z.B. Fahrzeugkarosserien, Brücken, Fachwerke). Weitere praktische Anwendungsmöglichkeiten wären beispielsweise die Rasterkraft-Mikroskopie und bei Nano- und Mikropositionierungsgeräten.

Teilprojekte:

1. MFP 1.2 – Next Generation Drive and Actuator Systems
2. MFP 2.1 – Process Simulation and Material Modeling
3. MFP 2.3 – Multi-physics Modeling and Simulation
4. STP 4.2 – Digital Twin and Simulation Credibility

Projektleiter: Michael Krommer

Projektbetreuung: Helmut Holl, Astrid Pechstein, Alexander Humer

Mitarbeiter: Hans Irschik, Sebastian Platzer, Marcus Winterer

Projektpartner: Linz Center of Mechatronics (LCM)

Fördergeber: FFG - COMET-Zentrum (K2), 3. Ausschreibung, 2. Förderphase

Projektende: 31.12.2026