Data Science für die Tribologie

„SlipIT“, ein gemeinsames Forschungsprojekt der ACR-Institute V-Research, OFI und ZFE, ermöglicht durch Big Data eine schnellere Produkt- und Prozessentwicklung für KMU im Bereich der Reibungsforschung (Tribologie) für Niederlast- bzw. Gas-Druck-Systeme.

Bei SlipIT werden die physikalisch-chemischen Prozesse von Reibung und Verschleiß  in sogenannten Niederlast- bzw. Gas-Druck-Systemen erforscht und eine automatisierte Datenauswertung entwickelt. Das Ziel ist es, die Tribologie dieser speziellen Systeme möglichst schnell und kostensparend optimieren zu können. Dies soll durch Big Data und Data Science gelingen.

Systeme, bei denen Druck durch Gas erzeugt wird, findet man in den Kühlschränken im eigenen Zuhause, in den Heiz- und Kühlsystemen der Industrie und in Solar-, Wind- und Wasserkraftanlagen.

Unternehmen, die in dem Bereich tätig sind, stehen heute vor einer Chance und Herausforderung zugleich: Der Markt für Gas-Druck-Systeme boomt, weil der Anteil erneuerbarer Energien wächst und neue Regulationen den Ersatz von klimaschädlichen Gasen, wie etwa den fluorierten Gasen, durch umweltfreundliche Alternativen verlangen.

Doch Veränderungen bedeuten neue Parameter, diese erfordern neue Messmethoden, und Tribologie ist ohnedies komplex, Experimente aufwändig, oftmals langwierig und speziell für KMU ein Kostenfaktor. Die Unternehmen brauchen daher jetzt schnelle und kostengünstige Prüf-, Test- und Analyse-Einrichtungen für ihre Produktentwicklung, um weiterhin wettbewerbsfähig zu sein.

a DAs Bild zeigt ein Tribometer, ein Gerät für Reibungsversuche
b Forscherin und Forscher im weißen Kittel vor einem Gerät für Reibungsversuche

Wir machen durch die Digitalisierung der Gas- und Niederlasttribologie Innovationen in dem Bereich auch für KMU möglich.

Ruth Fleisch - Projektleiterin bei V-Research

SlipIT begegnet den Herausforderungen mit Data Science, um Tests, Experimente und Innovationen in diesem Bereich der Gastribologie weitestgehend zu automatisieren und Daten aus einer Vielzahl von Experimenten integrieren zu können. Das bestehende Reib-Verschleiß-Modular der V-Research, ein Gerät für Reibungsversuche, wird durch zwei Module, ein Niederlast-Modular und eine Gasdruckkammer, erweitert und liefert die Ausgangsdaten für eine IT-Plattform, die außerdem mit Daten aus der Elektronenmikroskopie vom ZFE und aus der Materialforschung des OFI gespeist wird.

Beispiel Schwefelhexafluorid: Das Gas wird vielfach zur Isolation in Schutzschaltern und in Schaltanlagen eingesetzt. Es ist ein besonders klimaschädliches Gas, sodass die Hersteller regulatorisch verpflichtet sind, in Zukunft entweder umweltfreundliche Gase zu verwenden oder aber die unter Druck stehenden Materialien so zu optimieren, dass Leckagen vermieden werden können. Aber welche Gase sind als Ersatz geeignet? Welche chemisch-physikalischen Prozesse spielen eine Rolle, und welche Materialien sind besonders resistent? Forschungsfragen wie diese wird V-Research durch SlipIT auf Basis umfassender Daten mit einer geringeren Anzahl von Experimenten beantworten können.

Das macht Produktentwicklungen, wie etwa den Ersatz eines Gases durch ein anderes, schneller und kostengünstiger für die KMU. In einem schnell wachsenden Markt ist das ein unverzichtbarer Wettbewerbsvorteil. „Wir machen durch die Digitalisierung der  Gas- und Niederlasttribologie Innovationen in dem Bereich auch für die KMU möglich“, so Ruth Fleisch, Projektleiterin von V-Research.