Freudenberg Sealing Technologies (FST) arbeitet an intelligenten Dichtungen. Diese können zusätzlich zu ihrer Kernfunktion beispielsweise Sensoraufgaben übernehmen und ihren eigenen Verschleiß überwachen. „So erhöhen sie den zuverlässigen und sicheren Maschinen- und Anlagenbetrieb über die Grundzuverlässigkeit der Dichtung hinaus“, erklärt das Unternehmen in einer Mitteilung. Eine fundierte Machbarkeitsstudie belege nun die Praxistauglichkeit des Konzepts.
Die Dichtung selbst ist zusätzlich ein Sensor und wird per „eingebauter“ Funktionalität über Materialien und Konstruktion zum „Smart Seal“. „Wir haben uns bewusst für diesen Weg entschieden. Er verspricht deutlich aussagekräftigere Erkenntnisse zur Lebensdauer der Dichtung als das Modellieren von anderen Einsatzdaten im System“, sagt Dr. Boris Traber, Leiter der weltweiten Werkstoffvorentwicklung. „Künftige Dichtungen werden in der Lage sein, genaue Zustandsinformationen in Echtzeit zu liefern und können daher zentrale Elemente für vorausschauende Wartung sowie ‚Industrie 4.0‘ sein – der konsequenten Digitalisierung von Maschinen und Anlagen.“
Ein konkretes Konzept des Unternehmens ist eine intelligente Stangendichtung. Diese bildet mit Außenschichten aus einem elektrisch isolierenden Elastomer und einer Innenschicht aus einem elektrisch leitfähigen Elastomer mit einer metallischen Gehäusewand einen Kondensator. Verschleißt die Dichtung über das sukzessive Abreiben der isolierenden Schicht, verringert sich der Abstand der elektrisch leitfähigen Schicht zum metallischen Gehäuse, und die Kapazität steigt an. „Zu jedem Zeitpunkt ist somit eine Zustandsmessung möglich, die bei gleichbleibendem Verschleiß auf die Lebensdauer schließen lässt.“
„Wartungszeiten lassen sich vorausschauend und verbindlich planen. Diese Vorhersage vermeidet Folgekosten durch Leckageschäden und senkt das Risiko von Chargenverunreinigung“, erläutert das Unternehmen. Überdies werde die Dichtung über ihre gesamte Lebensdauer genutzt und nicht frühzeitig getauscht.
Eine Machbarkeitsstudie von FST bestätige nun das Funktionieren des Sensorkonzepts in der Praxis. „Die Kapazitätsänderung beschreibt aussagekräftig den Verschleiß der Dichtlippe. Gelangt die Dichtung an ihre Verschleißgrenze, steigt die Kapazität deutlich an und nähert sich dabei einem exponentiellen Verlauf. Ein Dichtungsversagen und damit eine drohende Leckage kann rechtzeitig vermieden werden“, erläutert Olaf Nahrwold, Entwicklungsingenieur bei FST.