Wissenschaft

SKF Insight - Forschung im hohen Norden für die Lager von Morgen

03.03.2014

SKF GmbH Göteborg | Schweinfurt: Luleå liegt an der Nordostküste Schwedens nur 120 km südlich des Polarkreises. In diesen Breiten sind die Winter lang, und im Sommer ist es fast rund um die Uhr hell. Die ursprünglich um die Bergbau- und Schifffahrtsindustrie errichtete Stadt ist heute auch ein florierendes Forschungs- und Technologiezentrum, das dank seiner hohen Investitionen in die Computer- und IT-Infrastruktur auch „The Node Pole“ genannt wird: „Node“ bedeutet im EDV-Fachjargon so viel wie „Netzwerk-Knotenpunkt“.

Mitten in diesem Knotenpunkt, an der Technischen Universität Luleå (LTU), hat SKF im Jahr 2012 ein University Technology Centre (UTC) eröffnet – in der SKF Welt inzwischen das fünfte seiner Art. In intensiver Kooperation zwischen SKF und der Hochschule arbeiten Wissenschaftler an verschiedenen Projekten im Bereich der Zustandsüberwachung. Dabei geht es unter anderem um die Ausschöpfung weiterer Potenziale für die intelligente Lagertechnik SKF InsightTM, die im vergangenen Jahr auf der Hannover Messe erstmals vorgestellt wurde. Es handelt sich hierbei um ein neuartiges Konzept, mit dem Lager fortlaufend ihre aktuellen Betriebsbedingungen kommunizieren können.

SKF Insight - Forschung im hohen Norden für die Lager von Morgen

Foto: Forschergemeinschaft für das Lager von Morgen (v.l.): Roland Larsson von der Uni Luleå, Per-Erik Larsson von SKF, UTC-Direktor Erik Höglund und Jerker Delsing von der Uni Luleå.

Nach Einschätzung von Jerker Delsing, Professor für industrielle Elektronik an der LTU, profitieren alle Beteiligten vom University Technology Centre von SKF. „Die Zusammenarbeit mit der Industrie verleiht unserer Forschung einen schärferen Fokus“, sagt er. „Außerdem macht die Arbeit mehr Spaß.“ Auch Per-Erik Larsson, Verbindungsmann von SKF zum UTC, sieht einen Gewinn für beide Seiten. „Zwischen uns herrscht ein offenes und ehrliches Verhältnis. Schließlich haben wir das gemeinsame Ziel, die besten technischen Lösungen für definierte Herausforderungen zu finden.“

Zurzeit arbeiten im UTC acht Wissenschaftler an unterschiedlichen Projekten. Sie werden unterstützt von sechs Doktoranden aus Finnland, Mexiko, Nepal, Schweden und den USA. Neben den eigenen Ressourcen nutzt das UTC Verbindungen zu drei weiteren Lehrstühlen der Universität - den Fakultäten Maschinenelemente, Embedded Internet Systems Laboratory (EISLAB) und Betriebs- und Instandhaltungstechnik. Damit kann sich SKF die Fachkompetenz von Wissenschaftlern zunutze machen, die nicht vom UTC finanziert werden. Andererseits hat das Engagement von SKF positive Auswirkungen auf die Universität – nicht nur in finanzieller, sondern auch in wissenschaftlicher Hinsicht.

Laut Delsing sind vor allem die praktischen Erfahrungen von großem Nutzen. „Das macht unsere Zusammenarbeit so spannend: Wir erleben hautnah, was die Industrie für die Praxis braucht“, erklärt er. Manchmal sei nicht auszuschließen, dass der Wissenschaftler in seiner täglichen Arbeit praktische Anforderungen schlicht übersehe. Das habe auch die Kooperation gezeigt. Im Vergleich zur Informationsübertragung von A nach B sei es wesentlich komplexer, ein Lager weiterzuentwickeln, das seine Betriebsbedingungen kontinuierlich kommunizieren kann.

Bevor das UTC eingerichtet wurde, legte SKF der Universität in Luleå die Erwartungen der Industrie vor. Daraufhin präsentierte die LTU 16 verschiedene Projektvorschläge. SKF analysierte die Vorschläge und erstellte in der Reihenfolge ihrer Bedeutung eine Rangordnung. „Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die Vorschläge der LTU sehr eng mit den Erfordernissen von SKF übereinstimmten“, erinnert sich SKF Verbindungsmann Per-Erik Larsson. Die Zusammenarbeit habe derzeit noch keine serienreifen Produkte hervorgebracht. Dies könne sich aber schon bald ändern.

Das UTC leistet unter anderem auch einen Beitrag zu Europas größtem Automationsprojekt „Arrowhead“. An dem Vorhaben sind insgesamt 78 Unternehmen und Institutionen, darunter auch SKF, beteiligt. Es steht unter Leitung der LTU. „Im Rahmen der Zusammenarbeit für Arrowhead testen wir intelligente Lager für Radsätze von Schienenfahrzeugen. Wir wollen feststellen, ob die Technologie auch unter realen Bedingungen funktioniert“, skizziert Professor Jerker Delsing.

SKF Insight
Lager galten schon immer als Herzstück von rotierenden Maschinen, aber mit der 2013 auf der Hannover Messe vorgestellten SKF Insight-Technik werden sie nun auch zum Gehirn: Bisher konnten Zustandsüberwachungssysteme für Lager erst dann Schäden melden, wenn sie bereits eingetreten waren. SKF Insight ermöglicht es, durch direkt am Lager eingesetzte Sensoren mögliche Schäden im Anfangsstadium zu erfassen und zu melden. Durch frühzeitige Abhilfemaßnahmen wie zusätzliches Schmieren oder die Reduzierung extremer Kurzzeitbelastungen kann der Kunde vorzeitige Ausfälle und Betriebsstörungen vermeiden. Statt anzugeben, für welche Belastungen eine Lageranordnung ausgelegt ist, misst SKF Insight die tatsächliche Lagerbelastung – eine wichtige Information für die Konstruktion zukünftiger Produkte.

Die neuartige Lagertechnik steht noch nicht als Standardprodukt zur Verfügung, ist jedoch bei Interesse als kundenspezifische Lösung erhältlich. Brian Murray, der bei SKF als Innovationsleiter für den industriellen Markt tätig ist, legte vor ca. fünf Jahren die Idee der Insight-Technik dem Innovationsausschuss des Unternehmens vor. „SKF ist weltweit führend bei der Konstruktion und Auswahl von Lagern“, sagt er. „Gleichzeitig ist SKF Weltmarktführer im Bereich der Zustandsüberwachung. Wir wollten diese beiden Kompetenzen in einem innovativen und einzigartigen Konzept miteinander verknüpfen.“

Murray hatte den richtigen Zeitpunkt gewählt: Die Entwicklung der drahtlosen Technik in der Industrie hat wesentlich dazu beigetragen, die Idee eines „intelligenten Lagers“ in die Praxis umzusetzen. Vor der Lancierung des Konzepts auf der Hannover Messe war es bei großen Kunden in verschiedenen Branchen, darunter in der Windenergie-, Eisenbahn- und Metallindustrie, eingehend getestet worden. Nachdem nun die Vorzüge von SKF InsightTM feststehen, untersucht SKF zurzeit, wie sich die Technik optimal nutzen lässt.

Das EISLAB (Embedded Internet Systems Laboratory) an der technischen Universität von Luleå (LTU) arbeitet an der Erforschung von Lösungen zur Erfassung und Übertragung von Signalen, die von intelligenten Lagern ausgesendet werden. „An dem Lager wird ein Sensor von der ungefähren Größe eines Zuckerwürfels angebracht“, erklärt Jerker Delsing, Professor für industrielle Elektronik an der LTU. „Der verwandelt das Lager in einen Webserver, der drahtlos mit seiner Umgebung kommunizieren kann.“

Gleichzeitig forscht der Lehrstuhl für Maschinenelemente der Universität an der Auswertung der empfangenen Signale. Professor Roland Larsson meint dazu: „Wir konvertieren sie in ‚Zustandsdaten‘, die uns sagen, was gerade im Inneren des Lagers geschieht.“ Nicht zuletzt kümmert sich mit Professor Uday Kumar von der Fakultät für Betriebs- und Instandhaltungstechnik an der LTU ein Spezialist um die Deutung der gewonnenen Informationen: „Schließlich muss der Anwender die Infos ja richtig interpretieren können, um letztlich die richtigen Entscheidungen treffen zu können!“ 

Foto oben: 1 - Roland Larsson, Professor am LTU-Lehrstuhl für Maschinenelemente, erforscht die „Übersetzung“ von erfassten Sensordaten in aussagekräftige Zustandsdaten. 2 - Lager mit „Köpfchen“: Galten sie bislang vor allem als „Herzstück“ rotierender Maschinen, werden Lager durch die neuartige SKF Insight-Technik nun immer mehr zu einem Teil des „Gehirns“.

 (Pressemeldung vom 03.03.2014)

Quelle: SKF GmbH | Foto: SKF GmbH
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