Wir werfen einen Blick auf die Folgen von Verschleiß und sprechen über entsprechende Sparpotenziale für kleine und große Unternehmen
Die ökonomische Bedeutung von verschleißbedingten Schäden ist enorm hoch. Laut dem Bundesministerium für Forschung & Entwicklung kostet Verschleiß die Industrienationen jährlich ca. 4,5 % des Bruttonationaleinkommens (BNE). [1]
Definition nach DIN 50320: Verschleiß ist "der fortschreitende Materialverlust aus der Oberfläche eines festen Körpers, hervorgerufen durch mechanische Ursachen, d.h. Kontakt und Relativbewegung eines festen, flüssigen oder gasförmigen Gegenkörpers. Verschleiß wird durch Reibung hervorgerufen“.
Durch gezielte Oberflächenbehandlung lassen sich die Kosten für Instandhaltung und Wartung von Maschinen nachhaltig optimieren.
Neuste Studien des National Research Council of Canada zeigen, dass durch konsequenten Verschleißschutz jährlich ca. 35 Mrd. € allein in Deutschland eingespart werden können.
Verschleiß ist kein in der Neuzeit entstandenes Problem. Schon 3500 v. Chr. entwickelten die Ägypter und Sumerer erste einfache Lager zur Entfachung von Feuer und zur Herstellungen von Bohrungen. Leonardo da Vinci erkannte ebenfalls das Problem und führte im 16. Jh. die ersten wissenschaftlichen Untersuchungen zu Verschleiß durch, um Produkte und Applikationen langlebiger zu gestalten. [2]
Neben der wirtschaftlichen Bedeutung spielt der sicherheitstechnische Aspekt in der
Verschleißforschung eine ebenso wichtige Rolle. Der verschleißgeschuldete Defekt von Bauteilen hat
oftmals gravierende Folgen und kann Leib und Leben stark gefährden. Ein tragisches Beispiel hierfür ist das ICE-Unglück von Eschede im Jahr 1998. Der durch Verschleiß entstandene Radreifenbruch kostete 101 Menschen das Leben. Aber auch alltägliche Verkehrsunfälle werden meist durch verschlissene Bremsen und Reifen provoziert. Das Verständnis von mechanischen Zusammenhängen, die Früherkennung und die daraus folgende Prävention von Verschleiß nimmt somit branchenübergreifend einen immer höheren Stellenwert ein. Verschleiß gefährdet nicht nur Menschenleben, sondern führt zu massiven finanziellen Einbußen für Industrieunternehmen.
Wartungs- und Instandhaltungskosten von Maschinen lassen sich drastisch senken
Verschleiß ist einer der Hauptgründe für defekte Bauteile
Die unerwünschte Abnutzung von Oberflächen tritt an Lagern, Kupplungen, Getrieben, Düsen und Bremsen auf. Aber auch Pipelines, Turbinen und Schneidstoffe verschleißanfällig. Verschleiß ist einer der Hauptgründe für defekte Bauteile und den damit verbundenen und oft kostenintensiven Ausfall von Maschinen und Geräten. Die Reduzierung von Verschleiß ist eine Lösung, um die Lebensdauer von Maschinen und Bauteilen zu verlängern und damit Kosten und Rohstoffe langfristig einzusparen.
Der richtige Verschleißschutz spart Unternehmen nicht nur finanzielle Mittel, sondern ist gleichzeitig ressourcenschonend, nachhaltig und zukunftsorientiert. Durch bestimmte Verfahren wie z.B. thermisches Spritzen können „Rüstungen“ für Applikationen geschaffen werden, welche wirtschaftlichen Mehrwert bieten, indem Standzeiten und Ausfälle vermindert und Verschleißerscheinungen reduziert werden. Die Themenübergreifende Wissenschaft hierfür wird Tribologie genannt.
Veschleißschutz & Automobilbranche
Freie Fahrt macht Spaß aber verbraucht viel Kraftstoff und belastet die Bremsen
Weniger Kraftstoffverbrauch durch verminderte Reibungslast
„Im Motor eines Fahrzeugs liegt das Potenzial, Reibung zu reduzieren, etwa bei 30 Prozent – was wiederum knapp einen Liter weniger Kraftstoffverbrauch auf 100 Kilometer bedeutet. Umgerechnet auf den gesamtdeutschen Autoverkehr ließen sich jährlich fast drei Milliarden Liter Kraftstoff und rund sieben Millionen Tonnen CO2 einsparen.“ [3]
Ein weiteres Problem ist der Verschleiß der Bremsscheiben. Allein 20% der verkehrsbedingten Feinstaubemissionen in unseren Städten resultieren aus dem Abrieb der Bremsscheiben. Der Bremstaub ist ein giftiger Cocktail aus gesundheitsgefährdenden Schwermetallen. Durch die richtige Prävention kann hier 90% des Feinstaub-Abriebs verhindert werden.
Der richtige Verschleißschutz wird in Zukunft einen immer höheren Stellenwert einnehmen und viele Unternehmen vor große Herausforderungen stellen. Unternehmen mit optimalen Verschleißschutz-Lösungen werden langfristig erfolgreich sein und die traditionellen Methoden vom Markt verdrängen.
Ein Überblick über gängige Verschleißprozesse
Abrasiver Verschleiß
Wenn harte Teilchen eines Schmierstoffs eines der Reibungspartner in die Randschicht eindringen, so kommt es zu Ritzung und Mikrozerspanen. Man bezeichnet diesen Verschleiß als abrasiven Verschleiß, Furchverschleiß oder Erosionsverschleiß – letzterer kann auch durch Flüssigkeiten erfolgen. Den durch die Abrasion entstandenen Materialverlust nennt man Abrieb. Eine besondere Rolle spielt abrasiver Verschleiß in Anlagen, in denen Medien gefördert werden, die kantige, harte Teilchen enthalten.
Adhäsiver Verschleiß
Adhäsiver Verschleiß tritt bei mangelnder Schmierung auf. Berühren sich Bauteile bei hoher Flächenpressung, so haften die Berührungsflächen infolge Adhäsion (auch: Anhangskraft) aneinander. Beim Gleiten wird die Oberfläche abgeschmirgelt (Abrieb). Es entstehen Löcher und schuppenartige Materialteilchen, die oft an der Gleitfläche des härteren Partners haften bleiben. Diesen Verschleißmechanismus nennt man adhäsiven Verschleiß oder Haftverschleiß.
Oberflächenzerüttung
Oberflächenzerrüttung ist ein Verschleißmechanismus, der durch wechselnde oder schwellende mechanische Spannungen hervorgerufen wird. Die Folge ist eine Zerrüttung der Oberfläche, d.h. es entstehen und wachsen Mikrorisse in den oberen Schichten. Oberflächenzerrüttung tritt zum Beispiel an Wälzlagern durch das ständige Überrollen auf.
Tribooxidation
Die Bildung von Zwischenschichten, z. B. Oxidschichten, infolge einer chemischer Reaktion und ihre Zerstörung durch Bewegung der Bauteile nennt man Tribooxidation oder Reaktionsschichtverschleiß. Er tritt fast immer zusammen mit adhäsivem Verschleiß auf. Dieser Verschleißmechanismus, der infolge chemischer Reaktion und mechanischer Zerstörung der Reaktionsschicht entsteht, ist eine tribochemische Reaktion. Ein Beispiel für Tribooxidation ist Passungsrost.
Bundesministerium für Forschung und Entwicklung, Bonn: „Damit Rost und Verschleiß nicht Milliarden fressen.“
D. Dowsen: History of Tribology. Longman, London
https://www.industrie-energieforschung.de/forschen/tribologie