Um die Forschung in kritischen Bereichen der Lagertechnik voranzutreiben, hat SKF mit zwei renommierten Universitäten Verträge zur Bildung von University Technology Centres unterzeichnet.

 

 

Mit der Einrichtung von zwei neuen University Technology Centres (UTCs) an der Universität Cambridge und am Imperial College London beteiligt sich SKF an der Finanzierung langfristiger wissenschaftlicher Forschungsprojekte, die einige besondere Herausforderungen in der Lagertechnik lösen sollen.

Die enge Zusammenarbeit mit der Forschung ist für SKF nicht neu. Das Unternehmen betreibt weltweit mit vielen Universitäten gemeinsame Projekte. Jetzt hat SKF jedoch sowohl mit der Fakultät für Werkstoff- und Metallkunde der Universität Cambridge als auch mit der Maschinenbaufakultät des Imperial College in London ein auf fünf Jahre angelegtes strategisches Abkommen unterzeichnet, das Forschungsarbeiten in zwei besonders kritischen Bereichen der Lagertechnik vorsieht.

Das Cambridge-Team wird sich zunächst mit Legierungen und der Wärmebehandlung von Stählen befassen, um Mechanismen besser zu verstehen und Lagerschäden zu vermeiden. Das siebenköpe Team aus promovierten Forschern und Postdoktoranden wird von Professor Harry Bhadeshia geleitet, einem anerkannten internationalen Experten auf dem Gebiet der Metallphysik von Stählen. Dessen bisherige Forschungsarbeit hat zu einer Reihe neuartiger Legierungen geführt, wie etwa dem Spezialstahl, aus dem die Schienen im Ärmelkanal-Tunnel gefertigt sind. Das SKF-UTC in Cambridge hat seine Arbeit im Mai 2009 aufgenommen.

Das zweite UTC wurde im Januar 2010 am Imperial College in London eingerichtet und wird sich auf die Erarbeitung von Modellen und Simulationen zu tribologischen Systemen konzentrieren. Tribologie befasst sich mit Reibung, Schmierung und Verschleiß an relativ zueinander bewegten Oberflächen. Professor Hugh Spikes leitet das UTC-Team, das drei Doktoranden und zwei Postdoktoranden umfasst. Spikes hat über 200 wissenschaftliche Abhandlungen über Tribologie veröffentlicht und mehrere Patente auf diesem Gebiet erhalten.

Schwerpunkt der Imperial-Forschungsgruppe ist die Entwicklung eines detaillierten Verständnisses der Schmierstoffchemie, der hydrodynamischen und elasto-hydrodynamischen Schmierung, der Kontaktmechanik sowie der Verschleiß- und Ermüdungsprozesse an Oberflächen. Unterstützt wird dies durch Computersimulationen und theoretische Studien. Ziel ist die Reduzierung von Reibung und Verschleiß in SKF Lagern um über die Verlängerung ihrer Nutzungsdauer auch zur Verbesserung ihrer ökologischen Bilanz beizutragen.

Obwohl Hightech-Unternehmen wie SKF über eigene Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen und Experten verfügen, bietet die Zusammenarbeit mit Hochschulen große Vorteile, etwa Zugang zu hochkarätigen Wissenschaftlern und Ingenieuren mit zukunftsorientierter Denkweise und anderen Lösungsansätzen. Das fördert kreative Ansätze. Auch ist der zeitliche Rahmen für die Erzielung von Ergebnissen oft langfristiger als bei werkseigenen Forschungsvorhaben.

„SKF ist weltweit führend in der Lagertechnik, während wir hier in Cambridge grundlegende Kenntnisse über Stahl, dessen Verhalten und Verbesserungsmöglichkeiten haben“, erklärt Bhadeshia. „Zusammen sind wir in der Lage, ganz neuartige Lösungen für die Beseitigung von häu auftretenden Problemen bei Lagern zu entwickeln.“

Alan Begg, Senior Vice President Group Technology bei SKF, meint dazu: „Wir erwarten von Harry [Bhadeshia] nicht, uns nächste Woche neue neue Entwicklungen von Lagerstahl zu präsentieren, sondern wir streben kreative Veränderungen schrittweise an.“

Die Zusammenarbeit mit der Welt der Wissenschaft gewährt jedoch nicht nur Zugang zu der Spezialkompetenz hochrangiger Forscher (siehe Kasten), und einen Blick über den Tellerand, sondern auch zu Ausrüstung und Ressourcen, die einem SKF Forschungslabor üblicherweise nicht zur Verfügung stehen. „In Cambridge gibt es zum Beispiel über 20 Elektronenmikroskope zur Untersuchung und Erfassung der Atomstruktur verschiedener Stähle“, betont Begg. „Das können wir im eigenen
Unternehmen in diesem Umfang nicht bieten.“

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FORSCHUNG AUF HÖCHSTEM NIVEAU

Das Forschungsteam in Cambridge sucht nach Lösungen gegen Materialermüdungen von Lagerstählen.

as von SKF eingerichtete UTC an der Fakultät für Werkstoff- und Metallkunde der Universität Cambridge hat den Auftrag, neue Ideen für Lagerstahl zu entwickeln.

„Ein großes Problem bei Lagern ist die Materialermüdung“, erklärt Cambridge-Professor Harry Bhadeshia, Leiter des UTC von SKF. „Hier können wir noch eine Menge tun, um die Widerstandsfähigkeit des Stahls zu verbessern.“

Laut Bhadeshia befasst sich das UTC in Cambridge unter anderem mit der Verwendung von nano-kristallinem Stahl, der die Bildung von Sprödphasen minimieren soll. Ein weiteres Forschungsgebiet ist die Einkapselung von Wasserstoffatomen. Wasserstoff kommt in Feuchtigkeit und Schmiermitteln vor und kann durch Korrosion in den Stahl gelangen.

„Korrosion lässt sich nicht verhindern, aber wenn wir den Wasserstoff von den Bereichen fernhalten können, in denen er Schaden anrichtet, hätten wir eine Menge Probleme gelöst“, so Bhadeshia. „Nirgendwo sonst in der Welt wird Nano-Stahl für Lageranwendungen erforscht. Niemand hat die Einrichtungen, die wir haben.“

Die Anwendung von Nano-Stählen steht zwar noch am Anfang, aber Bhadeshia ist davon überzeugt, dass es sich um eine revolutionierende Technologie handeln wird.

„Unser Ziel ist eine langfristige Forschung, die neue, bei SKF umsetzbare Technologien hervorbringen soll“, fährt Bhadeshia fort. „Versuche, die beweisen, dass es funktioniert und das Wasserstoffproblem löst, liegen noch in weiter Ferne, aber wir werden irgendwann ein Mittel haben, um Wasserstoff unschädlich zu machen.“

Das ist leichter gesagt als getan. Stahl vom Typ 1% C – 1,5 % Cr ist die am häusten verwendete Stahlsorte für Wälzlager. Verändert man den Stahl durch Hinzufügen einer Vielzahl von anderen Atomen oder gelösten Stoffen in verschiedenen ppm-Konzentrationen (über den Stahlherstellungs- und Wälzprozess hinaus), kann dies tiefgreifende Auswirkungen auf die kristalline Struktur des Stahls und damit auf dessen funktionelle Eigenschaften haben. Bhadeshia und sein Team hoffen, durch die Entwicklung und Anwendung von lagertechnisch relevanten Theorien die Zahl der notwendigen Versuche reduzieren zu können.

„Nur aus fünf Prozent der wissenschaftlichen Ergebnisse wird ein konkretes technisches Verfahren. Wir wollen jedoch ein Produkt liefern, und angesichts der hundertprozentigen Unterstützung durch SKF gibt es für uns keine Entschuldigung, dieses Ziel nicht zu erreichen“, summiert Bhadeshia.