SIZA

Zahnräder stellen die zentralen Komponenten in den meisten Antriebssystemen dar. Bei einem Zahnradschaden fällt in der Regel der gesamte Antrieb aus. Die potenziellen Schäden an Zahnrädern resultieren mittel- oder unmittelbar aus den physikalischen Vorgängen im Zahneingriff. Für eine möglichst zuverlässige Zustandsüberwachung wird eine Messdatenerfassung so nah wie möglich am Zahneingriff „in-situ“ in das Zahnrad integriert. Ziel des Forschungsprojekts ist die systematische Integration von Sensorik und Elektronik inkl. Algorithmik zur in-situ Datenerfassung in das Maschinenelement Zahnrad. Die Daten werden vorverarbeitet, an ein zentrales System übermittelt und so zur Ermittlung des Zahnradzustandes bereitgestellt. Hierfür werden Sensoren und Elektronik in ein Zahnrad integriert. Mittels energieeffizienter und echtzeitfähiger Verarbeitung und Analyse werden die im sensorintegrierten Zahnrad (SIZA) generierten Daten aufbereitet, analysiert und übertragen. Dabei werden Rechenprozesse unter Nutzung drahtloser Energie- und Datenschnittstellen bedarfsgerecht onboard und offboard verteilt. Überdies wird das SIZA als Gesamtsystem modelliert, um eine ganzheitliche Optimierung und Evolution zu ermöglichen. Die Anforderungen an ein SIZA werden in Bezug auf Sensorik, Elektronik, Umgebung und Algorithmen herausgearbeitet und die Rand- und Umgebungsbedingungen mittels Simulationen und experimentellen Referenzversuchen bewertet und validiert. Daten und Algorithmen werden auf Grundlage ihrer Online-Auswertbarkeit erforscht. In Wechselwirkung mit der ausgewählten Sensorik, Elektronik und der eingesetzten Algorithmik inklusive der Software-, Hardware- und Integrationsschnittstellen wird eine geeignete Betriebsstrategie entwickelt. Die Erkenntnisse werden für einen Funktionsnachweis mittels geeigneter SIZA-Prototypen verwendet und in Prüfstandsversuchen validiert. Die Forschungsergebnisse sollen generische Informationen zur Sensorintegration, dem Energiemanagement, der Datengewinnung, -verarbeitung und drahtlosen Übermittlung liefern.

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