Für die Kronenradverzahnung existiert keine Auslegungsmethode. Zudem fehlt es an Wissen über den Einfluss des Getriebeumfeldes auf die Lebensdauer. In dem Projekt werden dafür Methoden entwickelt, mit dem Ziel, die Nutzungsphase zu maximieren und den Bauraum zu optimieren, was sich positiv auf Kosten, Gewicht und Ressourceneinsatz auswirkt.
Thermocycler und Laborschüttler sind wichtige Werkzeuge für die Bereiche Medizin, Molekularbiologie und Biochemie. Beispielsweise werden Polymerasekettenreaktionen (PCR) in diesen Geräten durchgeführt, die für die Erkennung von Erbkrankheiten und Viren-Infektionen aber auch für DNA-Analysen wichtig sind. Entscheidenden Einfluss auf die Qualität der Ergebnisse haben hierbei die Temperierung und Durchmischung der Proben. Diese Parameter lassen sich nur unzureichend während eines laufenden Prozesses messen, da viele Messverfahren die Temperatur und/oder die Strömungen invasiv verändern. Gleichzeitig sind Kenntnisse über die Temperaturverteilung und die Mischbewegungen notwendig, um Thermocycler und Laborschüttler sowie deren Prozessschritte zu verbessern. Dadurch können zum Beispiel PCR-Tests präziser und zeitoptimiert durchgeführt werden.
rechts: Einfluss der Achsabstandsabweichung auf das Tragbild einer Kronenradverzahnung (Quelle: ebm-papst St. Georgen GmbH & Co. KG)
In einer Kronenradverzahnung kämmt ein evolventisches Stirnrad im 90°-Achswinkel mit einem Kronenrad. Im Gegensatz zu den etablierten Winkelgetrieben (Schnecken und Kegelradverzahnung) existieren für die Kronenradverzahnung keine Methoden für die Auslegung und den schnellen Tragfähigkeitsnachweis. Diese sind in der industriellen Anwendung unverzichtbar. Zudem fehlen aktuell detaillierte Kenntnisse, welchen Einfluss das Getriebeumfeld auf die Lebensdauer der Kronenradverzahnung hat. Aus dem elastischen Getriebeumfeld folgen Abweichungen im Zahnkontakt, die sich in der Regel negativ auf die Lebensdauer der Verzahnung auswirken.
In dem Forschungsprojekt sollen Methoden zur Auslegung einer Verzahnung und zur detaillierten Umfeldbetrachtung erarbeitet und experimentell abgesichert werden. Diese Aspekte bergen das Potenzial, die Lebensdauer zu steigern und somit die Nutzungsphase im Sinne der Kreislaufwirtschaft zu maximieren. Mit der gesteigerten Berechnungstiefe verringert sich die Anzahl notwendiger Iterationsschleifen in der Auslegung. Dadurch werden Ressourcen für Versuchsträger und Prüfstandsuntersuchungen eingespart. Außerdem wird der Bauraum optimiert, was sich direkt positiv auf Kosten, Gewicht und Ressourceneinsatz auswirkt und somit einen angemessenen Materialeinsatz nach den „12 Principles of Green Engineering“ gewährleistet. Im Vergleich zu etablierten Winkelgetrieben weist die Kronenradverzahnung insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) relevante Vorteile auf.
