Belastung überwachen

Welche Kräfte wirken auf ein Mountainbike, wenn sein Besitzer damit die Alpen überquert? Monitoring liefert die Antwort und gibt dem Konstrukteur wichtige Hinweise. Auf der Hannover Messe in Halle 16 Stand D 16 ist ein mit Sensoren bestücktes Fahrrad zu sehen.

Was geschieht mit einem Produkt, wenn es das Werk verlassen hat? Wie stark wird ein Mountainbike beansprucht, wenn sein Besitzer mit ihm Berge oder Treppen hinunterfährt? Welche Drehzahlen werden einem geländegängigen Motorrad in der Praxis zugemutet? Wie stark zerrt der Wind am Rotor einer Windkraftanlage?

„Im Zeitalter des Leichtbaus ist es für die Hersteller besonders wichtig zu wissen, an welche Grenze sie mit der Auslegung ihrer Produkte gehen können“, erklärt Stefan Weiland vom Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF. Geringeres Gewicht bedeutet beispielsweise für den Käufer eines Motorrads einen geringeren Treibstoffverbrauch, aber die Maschine darf nicht weniger sicher sein als eine schwerere. Deswegen ist es wichtig, genau zu wissen, an welchen Bauteilen Material gespart werden kann und wo die Sicherheitsreserven bereits ausgeschöpft sind.

Doch wie findet man das heraus? Die Darmstädter Forscher haben ein Monitoring-System entwickelt, das Kräfte während des Betriebs ermittelt. „Beim Fahrrad messen wir Beschleunigung und Kräfte. Diese Werte zeichnen wir auf einem Speicherchip auf“, berichtet Stefan Weiland, der das Bike auf der Hannover Messe in Halle 16 Stand D 16 präsentiert. Den mit Sensoren ausgerüsteten Drahtesel stellen die Ingenieure vom LBF Testfahrern zur Verfügung, die damit zum Beispiel die Alpen überqueren. Zurück in Darmstadt werden die Messsignale in einer Datenbank gespeichert und ausgewertet: Wie häufig musste der Fahrer eine Vollbremsung hinlegen und welchen Kräften waren die Bauteile dabei ausgesetzt? Der Hersteller erfährt auch, auf welchem Gelände sich der Fahrer bewegt und wie oft er Sprünge vollführt hat.

Nicht nur die Fahrradindustrie profitiert von der Monitoring-Technik. In Windrädern können Sensoren Spannungen messen: Die Daten werden online mit den Soll-Werten verglichen. Bei Überschreitung des Höchstwerts schaltet das System automatisch ab. Auch bei der Überwachung von teuren Maschinen hat sich Monitoring bewährt: Ein Braunkohlebagger, der nach 20 Jahren ausgemustert werden sollte, erwies sich noch als voll belastbar – er tut jetzt weiterhin Dienst.