Entwicklung
Um die Ecke gedacht, damit alles rund läuft: Entwicklung bei GRW
- Auslegung und Konstruktion
- Berechnung und Simulation
- Zertifizierter Entwicklungsprozess
Auslegung
und
Konstruktion
Kugellager-Konstruktion und -Auslegung:
Innovative sowie individuelle Lösungen
Bei GRW nutzen wir zur Auslegung unserer Produkte unser Katalogprogramm und unseren Designbaukasten als Basis. Das bietet Ihnen die Möglichkeit, aus einem sehr breiten, bereits existierenden Produktportfolio die für Ihre Bedürfnisse optimale Kugellager-Konstruktion auszuwählen. Sind Ihre Randbedingungen klar definiert, stellen wir Ihnen innerhalb weniger Wochen das auf Ihre individuellen Anforderungen angepasste Produkt als Muster oder sogar als Serienlösung zur Verfügung.
Weit mehr als ein Standard-Portfolio: die Lagerlösungen von GRW
Wenn wir mit unserem Standard-Portfolio Ihre Wünsche nicht mehr abdecken können, passen wir die Lagerdesigns an Ihre Anforderungen weiter an und legen das Lager – falls nötig – auch komplett neu für Sie aus. Denn wir haben uns darauf spezialisiert, für unsere Kunden maßgeschneiderte Kugellager-Konstruktionen anzufertigen, die ihre Bedürfnisse optimal erfüllen. Ob verlängerter Innenring, Flansch am Außenring, Zerfall-Sicherung am AC-Lager oder eine komplett integrierte Lösung als Baueinheit – wir finden das perfekte Produkt für Ihre Kugellager-Anwendung!
Mit modernster Technik erfüllen wir Ihre Anforderungen
Unser Team in der Produkt-Konstruktion nutzt für das Design neuer Kugellager oder Lagereinheiten modernste CAE- und CAD-Tools. Zusätzlich verwenden wir spezielle Berechnungs- und Simulationstools zur Vorauslegung für Kugellager sowie Wellensysteme. Mit diesen Werkzeugen können wir Ihre individuellen Anforderungen an die Kugellager-Konstruktion zu Ihrer vollsten Zufriedenheit erfüllen.
Berechnung
und
Simulation
GRW: Berechnung und Simulation für hochwertige Kugellagerlösungen
Für das Design neuer Lager nutzen wir in unserem Unternehmen modernste CAE- und CAD-Tools. Zusätzlich haben wir die Möglichkeit, Lagerkennwerte und Lagerlebensdauern im Wellensystem rechnerisch zu ermitteln. So kann GRW auf Basis dieser Berechnungen die Auslegung optimieren – für hochwertige, robuste Kugellagerlösungen.
Mithilfe einer Finite-Elemente-Software berechnen wir Festigkeit, Steifigkeit und Verformung für erweiterte Analysen. Für anspruchsvolle Fragestellungen im Bereich Simulation binden wir unsere kompetenten externen Entwicklungspartner mit ein. Dadurch haben wir zum Beispiel auch die Möglichkeit, dynamische Mehrkörpersimulationen durchzuführen, um das Laufverhalten unserer Kugellager in Ihrer Anwendung zu optimieren.
Mögliche Simulationen und typische Ergebnisse
Sie möchten sich einen Überblick darüber verschaffen, welche Simulationsmöglichkeiten bestehen und wie typische Ergebnisse von GRW-Berechnungen aussehen? Wir haben diese für Sie aufgeführt, damit Sie sich einen beispielhaften Überblick verschaffen können:
Quasistatische Simulation von Lagern und Lager-Wellensystemen
Für das Wälzlager:
- Berechnung eines einzelnen Lagers
- Lastverteilung innerhalb des Lagers
- Lagerlebensdauer nach ISO/TS 16281
- Berücksichtigt Verkippung und Betriebsspiel des Lagers
Für das Wellensystem:
- Ermöglicht die Berechnung von kompletten Baugruppen
- Komplexe Lastsituationen
- Toleranzanalyse der Lagersitze
- Lastkollektive
- Visuelle Darstellung des Wellensystems
GRW ermittelt bei Berechnungen diese typischen Ergebnisse:
L10: Nominelle Lebensdauer nach ISO 281Lnmrh: Erweiterte modifizierte Lebensdauer nach ISO/TS 16281 (DIN 26281)
- Lebensdauer unter Berücksichtigung des Schmiermittelzustandes
- Temperatur
- Lagersitze
- Ausfallwahrscheinlichkeit
Pmax: Belastung im Kontakt
- < 2500 MPa = "ausfallsicher"/keine Lebensdauerberechnung
- 2500 – 4200 MPa = Lebensdauerberechnung notwendig
- > 4200 MPa = Plastische Deformationen zu erwarten
Roll-Gleit-Verhältnis:
- Oil Lubrication < 0,5
- Grease Lubrication < 0,3
Δb_circ: Kugel Vor-/Nachlauf
Finite-Elemente-Analyse von Lagern und Gehäuseeinheiten
- Lager- und Bauteilsteifigkeit
- Gehäusesteifigkeit
- Lagerverformung
- Gehäuseverformung
- Festigkeitsberechnung für Lagerkomponenten und Gehäuse
- Spannungsanalysen
- Wärmeübergang zwischen Bauteilen und dem Gehäuse (teilw.)
- Vorspannung im System durch Wellfedern
Mehrkörpersimulation von Wälzlagern mit Umbauteilen
- Kontaktkräfte zwischen Wälzkörpern und Laufbahnen
- Kinematik der Wälzkörper beim Umlauf im Lager
- Käfigbewegungen/Schwingungen
- Reibung zwischen den Lagerkomponenten
Alle Ergebnisse, die GRW bei der Berechnung ermittelt, stellen wir unseren Kunden selbstverständlich gerne in Form von Berechnungsberichten oder auch in proprietären Datenformaten bzw. Modellen zur Verfügung. So können wir Sie aktiv bei der rechnerischen Auslegung Ihres Gesamtsystems unterstützen. Denn unsere Simulationsergebnisse bzw. Lagerkennwerte können Sie direkt in Ihr Berechnungsmodell übernehmen.
Wir von GRW möchten auch in Zukunft die Möglichkeiten des Datenaustausches weiter ausbauen, um Ihnen auf Basis unserer Berechnungen die Arbeit in Ihrer Entwicklung und Simulation zu erleichtern.
Erprobung
Kugellager-Erprobungen und -Versuche: So testen wir unsere Produkte
Um unseren Kunden hochpräzise Lagerlösungen bieten zu können, testen wir diese zunächst ausgiebig auf Herz und Nieren. Denn nur so können wir unsere erstklassige Qualität garantieren. Auf unseren teilweise selbst entwickelten Prüfständen führen wir viele Basiserprobungen durch. Diese werden später durch weitere Freigabeversuche in der Endanwendung unserer Kunden ergänzt – für ein optimales Endergebnis, das unsere Kunden überzeugt. Intern deckt unser GRW-Testing unter anderem folgende Prüfmöglichkeiten ab:
1. Lebensdauerprüfung
Wie lange die Lebensdauer einer Maschine, eines Apparats oder Messgeräts ist, hängt nicht selten von der Lebensdauer eines Wälzlagers ab. Deshalb ist es essenziell, die Lebensdauer eines Lagers im Zuge der Entwicklung zu ermitteln. Oft findet diese Kugellager-Erprobung direkt in der Endanwendung statt.
Denn nur dort herrschen die Bedingungen, denen das Lager später im Betrieb ausgesetzt ist. GRW setzt aber auch auf eigene Lebensdauerprüfstände, um bereits in einer früheren Entwicklungsphase die Kundenerprobung zu unterstützen und die Entwicklung zu beschleunigen:
Dauerlaufprüfstand „ORAKEL“ (2. und 3. Generation)
Insbesondere bei Handstücken aus dem medizinischen Bereich ist die Lebensdauer von großer Bedeutung. Diese tragen nämlich entscheidend zur Gesunderhaltung der Patienten bei. Um die Lebensdauer von Kugellagern in Dentalhandstücken und -winkelstücken zu prüfen, nutzen wir unsere Dauerlaufprüfstände. Diese überwachen und messen die Drehzahl über die Laufzeit. Der Prüfstand ist eine Eigenentwicklung von GRW und wird auch von einigen unserer Kunden eingesetzt.
Dauerlauf- und Funktionsprüfstand für Spindellager
Um die Lebensdauer von Werkzeugmaschinen-Spindellagern zu ermitteln, haben wir ebenfalls einen speziellen Prüfstand. Die Kugellager-Erprobung findet in einer originalen Werkzeugmaschinen-Spindel statt. Dabei werden auch die Betriebsdaten erfasst.
2. Dynamische Strukturanalyse und Geräuschprüfung
Das Surren eines Zahnarztbohrer verbinden viele mit Unbehagen und Schmerz. Deshalb ist bei solchen Anwendungen ein möglichst unhörbares Laufgeräusch des Wälzlagers entscheidend. Um unsere Kugellager auf diese Anforderungen abstimmen zu können und die Geräusche so weit wie nur möglich zu reduzieren, sind Geräuschmessungen und -analysen unabdingbar. Kommen die Lager zum Beispiel bei Weltraumanwendungen zum Einsatz, spielt das Verhalten bei hoher Schwingungsanregung eine wichtige Rolle. Deshalb benutzt GRW verschiedene Mess- und Analysemöglichkeiten zur Kugellager-Erprobung in Bezug auf Geräusche sowie die dynamische Strukturanalyse:
Geräuschprüfung
Wir haben die Möglichkeit, fortgeschrittene Geräuschmessungen und -analysen an Bauteilen in schallreduzierter Umgebung durchzuführen. Dabei messen wir Luft- und Körperschall am laufenden Bauteil. Im Anschluss lassen sich die Messungen entsprechend der Problemstellung auswerten – zum Beispiel Geräuschpegel oder Schwingungsanalyse.
Dynamische Strukturanalyse
Mithilfe eines Laser-Vibrometers erfassen und werten wir die Schwingungen eines Bauteils in drei Achsen aus. Diese berührungslose Messmethode macht es zum Beispiel möglich, Bauteile auf einem Shaker-Prüfstand anzuregen und zu vermessen. Dabei können wir gegebenenfalls Resonanzbereiche identifizieren oder konstruktive Dämpfungsmaßnahmen verifizieren. Im Nachgang können wir die Messsignale entsprechend auswerten.
3. Umweltsimulations-
prüfungen
Egal ob in der Medizintechnik, im Luft- und Raumfahrtbereich oder im Maschinenbau – unsere Kugellagerlösungen kommen oft unter speziellen Bedingungen zum Einsatz. Von extremen Temperaturen über aggressive Medien wie Säuren bis hin zu Heißdampf – die Lager müssen diesen Einflüssen standhalten. Deshalb hat GRW über viele Jahre das Know-how zur Auslegung und Kugellager-Erprobung unter diesen Bedingungen ausgebaut. Um unsere Produkte der Prüfung extremer Umweltbedingungen zu unterziehen, stehen mehrere Prüfstände zur Verfügung:
Klimakammer:
An diesem Prüfstand können wir die Prüflinge klirrender Kälte von bis zu -70 °C und glühender Hitze von bis zu +180 °C aussetzen. Dabei können wir die Luftfeuchte in einem gewissen definierten Bereich variieren und kontrollieren. Neben statischen Temperaturwechseltests sind auch Reibmomentprüfungen unter wechselnden Temperaturen bzw. Luftfeuchten möglich.
Heißdampfsterilisation:
In unserem Labor haben wir zwei unterschiedliche Geräte zur Heißdampfsterilisation. Mit diesen können wir unter anderem die Sterilisation von Lagern in medizinischen Geräten bzw. Werkzeugen simulieren. Die Zyklen und Temperaturen lassen sich dabei teilweise automatisieren und variieren.
4. Zustands- und Ausfall-
analyse von Wälzlagern
Besonders wichtig ist die optische Befundung der Bauteile während und nach der Kugellager-Erprobung. Denn der Zustand der Lagerkomponenten gibt eindeutige Hinweise auf:
- die Bedingungen während des Dauerlaufs,
- den Verlauf des Verschleißes,
- den Zustand des Schmierstoffes,
- den möglichen Ausfallgrund
- und vieles mehr.
Deshalb ist der Einsatz modernster Geräte bei der Analyse von Versuchsläufen unerlässlich:
Optische Mikroskope mit digitaler Bilderfassung
Unsere Produktentwicklungsabteilung verfügt über mehrere Stereo-Mikroskope mit digitaler Bilderfassung, um Schäden oder Laufzustände beurteilen, dokumentieren und quantifizieren zu können.
Digitales 3D-Mikroskop mit Messfunktion
Um Oberflächenstrukturen dreidimensional bildlich erfassen und geometrisch vermessen zu können, setzen wir hochauflösende 3D-Mikroskope ein. Diese sind eine Ergänzung zu den optischen Mikroskopen und ermöglichen eine genauere Vermessung der zu analysierenden Objekte.
Die genannten Beispiele aus unserem Prüfstand-Portfolio bilden den Kern unseres Prüffeldes ab. Zur Kugellager-Erprobung setzen wir zusätzlich auf eine Vielzahl von mobilen Messgeräten zur Ermittlung von Temperatur, Drehzahl, Druck, Last und weiteren Messgrößen. Zudem haben wir die Möglichkeit, kleinere Prüfstände modular und in kurzer Zeit aufzubauen.
Haben Sie Fragen?
Unsere Experten helfen Ihnen gerne weiter!
Sie möchten weiterführende Informationen? Dann sprechen Sie unsere Experten doch einfach an. Sie stehen Ihnen bei Fragen zu den Lagern gerne zur Verfügung. Unser Engineering-Team beantwortet Ihnen gerne schnellstmöglich technische Rückfragen zu unseren Kugellagern bzw. unseren Produkten in Ihrer Anwendung.
