antriebstechnik 1-2/2018

FVA AKTUELL I INTERVIEW
„Den Ursachen
auf der Spur“
FVA verleiht Mehmet-Ozan Özel
den Hans-Winter-Preis
Im Rahmen der FVA-Infotagung Ende November 2017
in Würzburg wurde Dipl.-Ing. Mehmet-Ozan Özel
vom Institut für Werkstoffanwendungen im
Maschinenbau (IWM) an der RWTH Aachen
der Hans-Winter-Preis der Forschungsvereinigung
Antriebstechnik e.V. verliehen.
Chefredakteur Dirk Schaar wollte
wissen, welchen Stellenwert die Auszeichnung
für den Preisträger hat.
Herr Özel, was bedeutet für Sie die
Verleihung des Hans-Winter-Preises?
Für mich persönlich ist es eine große Ehre,
diesen überaus renommierten Preis entgegennehmen
zu dürfen. Jedoch sehe ich
diesen als eine Auszeichnung aller am
prämierten Vorhaben beteiligten Personen
an. Bereits mit dem Start unserer
Forschungsaktivitäten war uns klar, dass
das Forschungsvorhaben international
kontrovers diskutiert wird. Ich freue mich
sehr, dass wir mit unseren Ergebnissen, die
wir innerhalb der FVA gemeinsam mit den
Experten aus der Industrie erarbeitet
haben, den wissenschaftlichen Erkenntnisstand
erweitern konnten. Da ist die
posi tive Rückmeldung seitens des FVA-
Netzwerkes mit dem Hans-Winter-Preis
sehr erfreulich.
Was genau haben Sie erforscht?
Bei White Etching Areas (WEA) und White
Etching Cracks (WEC) werden Frühausfälle
von Wälzlagerungen in unterschiedlichen
Anwendungen betrachtet. Das Schadensbild
zeichnet sich makroskopisch durch
volumenhafte Ausbrüche oder durch Axialrisse
auf den Laufbahnen der Lagerkomponenten
aus. Bei genauer Betrachtung des
Gefüges lassen sich Rissnetzwerke und
gefügeveränderte Zonen in den geschädigten
Bereichen erkennen. Trotz der hohen
Anzahl derzeitiger internationaler Forschungsaktivitäten
sind die Ursachen zu
dieser Schädigung nicht geklärt und es
finden sich unterschiedliche Schadens­
hypothesen. Es wird jedoch davon ausgegangen,
dass Zusatzbeanspruchungen
notwendig sind, um den Schaden zu erzeugen.
Wir konnten das grundlegende
Verständnis zur Schadensbildung erweitern
und mittels experimenteller Untersuchungen
sowohl an Modellprüfständen als auch
an Lagerprüfständen Einflussfaktoren
ermitteln, die einen frühzeitigen Ausfall
des Werkstoffs hervorrufen. Unsere
Ar beiten zeigen, dass neben einer mechanischen
Beanspruchung unter Mischreibungsbedingungen,
eine elektrische
Beanspruchung sowie eine künstliche
Wasserstoffbeladung des Werkstoffs die
Schädigung hervorruft.
Wie tragen Ihre Ergebnisse dazu bei, die
Antriebstechnik in der Praxis effizienter
zu machen?
Die Art dieser Schädigung tritt deutlich vor
der berechneten Ermüdungslebensdauer
auf und lässt sich nahezu in sämtlichen
Lagerbauarten und -größen beobachten.
Insbesondere bei Windkraftanlagen verursacht
ein Lagerausfall hohe Wartungskosten
aufgrund des exponierten Standorts. Der
Trend zu leistungsstärkeren Anlagen von
mehreren Megawatt erfordert zudem
größere und somit kostenintensivere Wälzlager.
Derzeit können wir auf Basis unserer
Versuchsergebnisse Abhilfemaßnahmen
nennen, um die Gefahr der frühzeitigen
Ausfälle infolge von WEA/WEC zu reduzieren.
Hierdurch kann die Effizienz der Lagerungen,
insbesondere unter kritischen Betriebsbedingungen,
erhöht werden.
Gibt es schon Anwendungen, in denen
Ihre Ergebnisse zum Tragen kommen?
Bei den Untersuchungen konnten wir bei
der Bewertung der Kombination aus mechanischer
Beanspruchung und der Einflussfaktoren
Schwellenwerte ermitteln, unter
denen es zu einer WEA/WEC-Schädigung
kommt. Insbesondere die ermittelten
Schwellenwerte für den Gehalt an diffusiblem
Wasserstoff bzw. elektrischer Stromdichte,
ab denen mit dem WEA/WEC-Phänomen
zu rechnen ist, können bei der Auslegung
von Wälzlagerungen die Möglichkeit
einer verbesserten Abschätzung der Schadensentwicklung
unter kritischen Betriebsbedingungen
bieten. Ich gehe davon aus,
dass diese Ergebnisse bei unterschiedlichen
Anwendungen berücksichtigt werden.
Wo sehen Sie weiteren Forschungsbedarf?
Das Thema der WEA/WEC-Bildung ist noch
nicht abgeschlossen, denn das grundlegende
Ziel unserer Forschungsaktivitäten besteht
darin, den Schadensmechanismus zur
Entstehung umfassend zu begreifen, um
die frühzeitigen Ausfälle der Wälzlager zu
vermeiden. Bislang können wir den WEA/
WEC-Schaden reproduzierbar erzeugen
und haben auch Schwellenwerte für Belastungskombinationen
ermittelt. Ich denke,
dass die neuen Forschungsarbeiten hinsichtlich
der Identifizierung von Vorstufen
der WEA/WEC-Bildung, die wir in Zusammenarbeit
mit der FVA fortführen sehr
vielversprechend sind, um das Phänomen
grundlegend zu verstehen. z
6 antriebstechnik 1-2/2018