Na een voorbereidingstijd van bijna twee jaar heeft het Bremer Institut für Messtech-nik, Automatisierung und Qualitätswissenschaft (BIMAQ) het ‘Labor für Groß-verzahnungs-Messungen’ geopend. Met de ingebruik-name van een speciaal groot coördinatenmeetgereed-schap beschikt de Universität Bremen nu over het eerste universitaire laboratorium voor het controleren en certificeren van grote tandwielen in Duitsland.
Het gaat de BIMAQ-onderzoekers om micrometers. Slechts weinigen ver-moeden, dat ze daar toch een heftruckrijbewijs voor nodig hebben. De grote en zware tandwielen, die worden gebruikt in overbrengingen in windener-giesystemen, moeten op een speciale manier worden verplaatst. Tijdens de bouw van het laboratorium hebben de medewerkers leren werken met een heftruck, waardoor ze de kolossen zorgvuldig en veilig kunnen transporteren en zachtjes en nauwkeurig plaatsen.
Na een voorbereidingstijd lag onlangs het eerste grote tandwiel op de meettafel van het grote coördinaten meetapparaat (foto’s: BIMAQ).
In de klimaatkamer, noodzakelijk voor een constante temperatuur, kunnen de onderzoekers tandwielen met een diameter tot 3 m zeer nauwkeurig nameten. Dit gebeurt met behulp van een speciaal voor dit doel vervaar-digde Leitz coördinaten meetgereedschap van Hexagon Metrology. De bouw, gesubsidieerd door het Bundesministerium für Umwelt, Natur-schutz und Reaktorsicherheit (BMU), is begin 2009 gestart en begin augustus 2011 afgesloten. De onderzoekers kunnen nu met het echte onderzoekswerk beginnen.
Naar storingsvrije, betrouwbare werking
Om een storingsvrije werking te waarborgen komt het ook bij zeer grote tandwielen aan op de grootst mogelijke nauwkeurigheid. Kwaliteitstesten zijn voor de productie van tandwielen en daarmee hun latere gebruik zeer be-langrijk. Met het onderzoek willen de onderzoeker onder andere de be-trouwbaarheid van aandrijvingen in grote windinstallaties sterk verbeteren.
Aandrijvingen in windturbines staan bloot aan specifieke belastingen en voor deze productie gelden andere eisen dan voor aandrijvingen in bijvoorbeeld centrales of schepen. Schade aan de lagers en tandwielen van een wind-turbine leiden tot buitenproportionele kosten, met name in de offshore toepassing. De bedoeling is om de omvang en nauwkeurigheid van metingen aan grote tandwielen te verhogen.
De onderzoekers zullen nog deze herfst beginnen met het meten aan nieuwe en defecte tandwieloverbrengingen uit deze sector. De wetenschappers willen de samenhang tussen ontwerp, productie, kwaliteit en functionele eigenschappen van grote tandwielen en de invloed op slijtage, levensduur, soort schade en geluidsontwikkeling te onderzoeken. Bovendien moeten nieuwe efficiënte meetstrategieën voor tandwielen worden ontwikkeld. Het nieuwe meetapparaat biedt daarvoor optimale mogelijkheden.
Met een diameter van 1 m en een gewicht van 1,2 ton telt dit tandwiel al tot de grotere. Met het Leitz coördinaten meetgereedschap zijn echter tandwielen met een diameter tot 3 m te controleren.
Meetsysteem
Aan de aanschaf van het meetsysteem is een Europese aanbesteding voorafgegaan. Slechts één producent bleek aan de hoge eisen te kunnen voldoen. Met een lengte van 4,5 m, een breedte van 4,36 m en een hoogte van 3,78 m is het de grootste meetmachine in deze nauwkeurigheidsklasse. Voor een leek het meest opvallend aan de Leitz PMM-F is het granieten blok van 20 ton, dat voor stevigheid en stabiliteit zorgt. Het werkbereik beslaat 3000 mm x 2000 mm x 700 mm, en dat met een nauwkeurigheid van 1,3 µm.
Voor de kenners meldt fabrikant Hexagon-Metrology nog enkele details: meetafwijking in de lengte E < 1,3 µm + L/400 mm, 18-22°C, snelle doorstroming, hoge meetsnelheid dankzij servo-aandrijving met kogel-omloopspindels, unieke luchtbrugconstructie met minimaal bewegende massa’s, geïntegreerde actieve trillingsdempers, hoogwaardige meetkop voor het scannen met hoge snelheid en geschikt voor tasterlengtes tot 800 mm.
Met het nieuwe laboratorium wordt ook de kring voor het kalibreren van grote onderdelen in de aandrijf- en tandwielenproductie gesloten. Met het nieuwe laboratorium wordt het BIMAQ een van de Deutsche Akkredi-tierungsstelle (DAkkS) geaccrediteerde instituten die kalibraties kunnen uitvoeren.
Anders dan voor kleine tandwielen is voor de grote jongens geen betrouw-bare, op een normaal terug te voeren kwaliteitsgarantie mogelijk. Het Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) werkt echter aan de ontwikkeling van een geschikte normaal. ‘Normalen’ zijn gekalibreerde exemplaren waarvan de afwijking door het kalibreren zeer nauwkeurig bekend is.
Uitkomst voor industrie
De internationale markt eist steeds betere nauwkeurigheidsklassen, want het rendement van overbrengingen moet omhoog. De Duitse industrie juicht de komst van het nieuwe laboratorium dan ook toe. Zo heeft Stelter Zahn-radfabrik (producent van onder andere tandwielen voor windturbineover-brengingen) het BIMAQ een demonstratiemodel ter beschikking gesteld. Met een diameter van ‘slechts’ 1 m brengt het tandwiel met spiraalvertanding al 1,2 ton op de schaal.
Om haar tandwielen beter te kunnen beoordelen, heeft de onderneming een betrouwbare meettechniek nodig en vooral doorontwikkelingen op dit gebied. Onderzoeken binnen de tandwieltechniek aan de universiteit en vooral bij het nieuwe laboratorium komen de het bedrijf daarin tegemoet. Ook het vooruitzicht dat het testlab in zijn buurt staat, is voor dit bedrijf verheugend. De komst van het laboratorium is ook een stimulans voor de industrie en de regio.
