Wende in dynamischer Kraftmessung

Prototyp des masselosen Kraftaufnehmers

Prototyp des masselosen Kraftaufnehmers

Entwurf einer masselosen Prüfmaschine

Entwurf einer masselosen Prüfmaschine

25 kN-Aufnehmer mit Zentralgewinde M20

25 kN-Aufnehmer mit Zentralgewinde M20

Derselbe Aufnehmer mit Flansch 3 x M10

Derselbe Aufnehmer mit Flansch 3 x M10

GTM stellt seine neueste Entwicklung auf dem Gebiet der dynamischen Kraftmessung vor - den ersten masselosen Kraftaufnehmer. Der Leiter der Sensorikentwicklung, Dipl.-Ing. G. Schulder, berichtet von einer mehrjährigen Entwicklungsphase: "Zunächst stand die Reduktion der Kopfmasse im Vordergrund."

Die Kopfmasse der Kraftaufnehmer ist ein seit langem gefürchtetes Übel in der dynamischen Kraftmessung, weil die Trägheit der Masse in der dynamischen Bewegung einen unerwünschten Ballast darstellt und sogar zu einer Anhebung der Messunsicherheit führt. Ursache ist die 1927 von Heisenberg beschriebene Unbestimmtheitsrelation, wonach sich insbesondere bei einer trägen Masse zu keinem Zeitpunkt genau definieren lässt, an welchem Ort sie sich gerade aufhält. In der deutschen Richtlinie VDI/VDE/DKD 2638 hat man statt "träge Kopfmasse" diplomatisch den Begriff "nachteilig bewegte Masse" gewählt.

Schulder: "Nach etwa einem halben Jahr hatten wir unser erstes Ziel erreicht und die Kopfmasse auf Null reduziert." Durchaus überrascht von dem Erfolg, sollte nun die gesamte Masse des Kraftaufnehmers reduziert werden. Durch konsequente Umsetzung der bereits gemachten Erfahrungen wurde auch dieses Ziel in nur knapp acht Monaten erreicht. "Lediglich das Spezialmesskabel konnten wir nicht masselos ausführen."

Der Prototyp wurde einem der weltweit führenden Institute der dynamischen Messtechnik, dem Technical Research Institute of Sweden (SP), vorgestellt. Auf dem im Juni des Vorjahres von SP in Göteborg organisierten "6th International Workshop on Analysis of Dynamic Measurements" wurden die Probleme um die trägen Massen noch als unlösbar kategorisiert. Die Vorstellung des Prototypen zu Beginn dieses Jahres schlug deshalb ein wie eine Bombe.

SP griff die Idee sofort auf und forscht seitdem an der masselosen dynamischen Prüfmaschine. Zu einem ersten skizzierten Entwurf heißt es im dabei verfassten internen Strategiepapier: "Durch die Reduktion der Massen einer Prüfmaschine können größere dynamische Kräfte als bisher mit sehr viel kleinerer Leistung betrieben werden. Für hydraulisch angetriebene Prüfmaschinen reicht beispielsweise die Verwendung einer Teichpumpe. Das spart jährlich weltweit einige Tonnen CO2." Aus der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften ist zu vernehmen, dass nach einer erfolgreichen Realisierung der masselosen Prüfmaschine der Nobelpreis für Physik in Aussicht gestellt werden könnte.

Ein großer Vorteil für den Anwender ist nach Schulders Informationen, dass sich bei ein und demselben Aufnehmer beliebige Lochkreise zur Verschraubung und Krafteinleitung realisieren lassen. Auch die Umrüstung des Flanschanschlusses auf Zentralgewinde ist problemlos durchzuführen und ohne Einfluss auf die Qualität der Messung. Im internationalen Warenverkehr stellt dies einen großen Wettbewerbsvorteil dar, weil damit flexibel von metrischen auf beispielsweise zöllische Anschlußmaße gewechselt werden kann.

Das GTM-Team ist nun bereits dabei, den masselosen Kraftaufnehmer in die Serienfertigung zu überführen. Fertigungsleiter Torsten Kraft: "Zu Beginn hatten wir Probleme bei der Handhabung. Jetzt tragen unsere Mitarbeiter Spezialbrillen, um die Aufnehmer wiederzufinden". Hergestellt werden die Kraftaufnehmer aus einem eigens angefertigten Werkstoff. Während bei einem herkömmlichen Kraftaufnehmer mit etwa 8,-€/kg Materialkosten gerechnet wird, sind bei dem masselosen Spezialwerkstoff 763,-€/kg anzusetzen. Kraft:"Wir erwarten von unseren Lieferanten eine erstklassige Qualität und zahlen das gerne."

Die Serieneinführung soll bis 01.04.2013 abgeschlossen sein. GTM führt deshalb das Projekt unter dem Namen "Agenda 1413".

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