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Tribologie und Schmierungstechnik HERAUSGEGEBEN VON ADRIAN RIENÄCKER UND MANFRED JUNGK 3 _ 22 69. JAHRGANG Organ der Gesellschaft für Tribologie Organ der Österreichischen Tribologischen Gesellschaft Organ der Swiss Tribology Heft 3 | Juli 2022 69. Jahrgang Herausgeber: Dr. Manfred Jungk Tel.: +49 (0)6722 500836 eMail: manfred.jungk@mj-tribology.com www.mj-tribology.com Redaktion: Dr. rer. nat. Erich Santner Tel.: +49 (0)2289 616136 / eMail: esantner@arcor.de Ulrich Sandten-Ma Tel.: +49 (0)7071 97 556 56 / eMail: sandten@verlag.expert Beiträge, die mit vollem Namen oder auch mit Kurzzeichen des Autors gezeichnet sind, stellen die Meinung des Autors, nicht unbedingt auch die der Redaktion dar. Unverlangte Zusendungen redaktioneller Beiträge auf eigene Gefahr und ohne Gewähr für die Rücksendung. Die Einholung des Abdruckrechtes für dem Verlag eingesandte Fotos obliegt dem Einsender. Die Rechte an Abbildungen ohne Quellenhinweis liegen beim Autor oder der Redaktion. 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Weder Verlag noch Autoren oder Herausgeber übernehmen deshalb eine Gewährleistung für die Korrektheit des Inhaltes und haften nicht für fehlerhafte Angaben und deren Folgen. Entwurf und Layout: Ludwig-Kirn Layout, 71638 Ludwigsburg expert verlag Ein Unternehmen der Narr Francke Attempto Verlag GmbH + Co. KG Dischingerweg 5, 72070 Tübingen Tel. +49 (0)7071 97 556 0, Fax: +49 (0)7071 97 97 11 eMail: info@verlag.expert Kreissparkasse Tübingen IBAN DE53 6415 0020 0002 9961 98 | BIC SOLADES1TUB USt.-IdNr. DE 234182960 Anzeigen: eMail: anzeigen@narr.de Tel.: +49 (0) 7071 97 97 10, Fax: +49 (0)7071 97 97 11 Informationen und Mediadaten senden wir Ihnen gerne zu. Abo-Service: eMail: abo@narr.de Tel.: +49 (0)7071 97 97 10, Fax: +49 (0)7071 97 97 11 Die zweimonatlich erscheinende Zeitschrift kostet im Abonnement print EUR 205,-, Vorzugspreis für private Leser EUR 156,-. Abonnementspreis print + online access: EUR 450,-, Vorzugspreis für private Leser EUR 168,- (alle Preise inkl. MwSt.). 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ISSN 0724-3472 Für eine Veröffentlichung bitten wir Sie, uns die Daten als Word- Dokument und als PDF sowie die Original-Bilddaten zur Verfügung zu stellen. Hilfreich ist es ferner, wenn die Bilder durchnummeriert und bereits an der richtigen Stelle platziert sowie mit den zugehörigen Bildunterschriften versehen sind. Da wir auf die Einheit von Text und Bild großen Wert legen, bitten wir, im Text an geeigneter Stelle einen sogenannten (fetten) Bildhinweis zu bringen. Das Gleiche gilt für Tabellen. Auch sollten die Tabellen unsere Art des Tabellenkopfes haben. Die Artikel dieses Heftes zeigen Ihnen, wie wir uns den Aufbau Ihres Artikels vorstellen. Vielen Dank. Bitte lesen Sie dazu auch unsere ausführlichen „Hinweise für Autoren“ (Checkliste auf der hinteren Umschlagseite). Aktuelle Informationen über die Fachbücher zum Thema „Tribologie“ und über das Gesamtprogramm des expert verlags finden Sie im Internet unter www.expertverlag.de Ihre Mitarbeit in Tribologie und Schmierungstechnik ist uns sehr willkommen! Impressum Tribologie und Schmierungstechnik Organ der Gesellschaft für Tribologie | Organ der Österreichischen Tribologischen Gesellschaft | Organ der Swiss Tribology Editorial 1 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0012 Liebe Leserinnen und Leser, in wirtschaftlich schwierigen Zeiten blicken Schmierstoffhersteller mit einem Angebot für beides, Erstausrüstung und Instandhaltung, gelassen auf die jeweiligen Umsatzzahlen. In guten Zeiten wird wegen Nachfrage viel produziert, in schlechten mehr gewartet, um Maschinenlaufzeiten zu verlängern. Die Attraktivität, sich in der Technik mit Konsumgütern und Investitionsgütern zu beschäftigen, lag bei meinen Mitstreitern meistens auf der Konsumgüterseite, wo z. B. der Personenkraftwagen zu finden ist. Wegen der wesentlich höheren Laufzeiten sind die technischen Herausforderungen bei Industriegütern anspruchsvoller. Ein ehemaliger Kollege klassifizierte das Konsumgut PKW als Standzeug anstelle von Fahrzeug. Damals gab es noch kein 9-Euro-Ticket und der Kraftstoffpreis heute grenzt an die 5 D-Mark für den Liter Trittin, aber der Zeitraum von zwei Monaten zwischen den beiden letzten Tankfüllungen meines PKW geben meinem ehemaligen Kollegen Recht. Obwohl der Schmierstoff eine wichtige und nicht wegzudenkende Rolle beim Betrieb von Investitionsgütern einnimmt, möchte ich an dieser Stelle in eigener Sache auf das weitergreifende Thema der Wartung und Instandhaltung in Form des in unserem Verlag neu erschienen Buches mit dem Titel „Condition Monitoring und Instandhaltungsmanagement“ aufmerksam machen. Über 900 Seiten befassen sich mit den Grundlagen der Instandhaltung, Schwingungen, Messung und Analyse, Fehleranalyse, Handlungsempfehlungen, Normen und Standards, Dokumentation, Schweregrad von Fehlern, Rotordynamik, Fehlerpriorität und Performance, Multivariate Systeme, und abschließend mit der Wirtschaftlichkeit. Tribologische Themen finden sich bei der Schadensanalyse und Anlagenkenntnissen von Maschinenelementen ebenso wie bei der Messtechnik und Schmierstoffanalyse. In Zukunft kann aus der mit einem „alten Hut“-Image behafteten Instandhaltung ein umso wichtigeres Aufgabengebiet werden, wenn man wirtschaftliche Aspekte um die der Nachhaltigkeit ergänzt. Gerade während der Nutzungsphase von Anlagen kann ein Austausch von veralteten Einzelkomponenten mit neueren Bauteilen zu Energieeinsparung führen. Das Thema Nachhaltigkeit wird in vielen Verbänden, unter anderen beim VDMA und der GfT, vorangetrieben, um die notwendige technische Basis für eine Umsetzung zu bilden. Die Instandhaltung von Anlagen ist ebenso wichtig wie die Konstruktion. Hier ist das Wissen der Tribologen zu Reibung, Verschleiß und Schmierung ein wichtiger Baustein. Genießen Sie den nun mit Konferenzen versehenen Sommer und bleiben Sie der Tribologie gewogen, Ihr Manfred Jungk Herausgeber Wartung und Instandhaltung - ein alter Hut? Veranstaltungen 2 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 Veranstaltungen Datum Ort Veranstaltung ► 30.08. - 31.08.22 Stuttgart UNITI Mineral Oil Technology Congress 2022 www.umtf.de ► 06.09. - 08.09.22 Essen Lubricant Exhibition & Conference www.lubricantexpo.com ► 15.09.22 Wiener Neustadt ÖTG Symposium https: / / www.oetg.at/ de/ symposium/ ► 26.09. - 28.09.22 Göttingen 63. Tribologie Fachtagung https: / / www.gft-ev.de/ ► 24.10. - 27.10.22 Amsterdam, Niederlande ELGI Autumn Events www.elgi.org ► 18.04. - 19.04.23 Düsseldorf 1 st International Conference on Tribology and Sustainable Lubrication - nextlub www.nextlub.com ► 29.04. - 02.05.23 Amsterdam, Niederlande ELGI 33 rd Annual General Meeting www.elgi.org ► 09.05. - 11.05.23 Rosenheim OilDoc Conference & Exhibition www.conference.oildoc.com ► 21.05. - 25.05.23 Long Beach, CA, USA 77 th STLE Annual Meeting & Exhibition www.stle.org3 ► 13.11. - 15.11.23 Cleveland, USA Tribology Frontiers Conference https: / / www.stle.org/ tribologyfrontiers TuS PLUS: Tribologie und Schmierungstechnik jetzt mit noch mehr Fachinformation online Ab diesem Jahr erscheinen von der „Tribologie und Schmierungstechnik“ zwei zusätzliche Ausgaben jährlich. Dieses PLUS an Inhalt wird exklusiv digital verfügbar sein, so dass die Printausgabe weiterhin sechs Ausgaben, die Online-Ausgabe zukünftig acht Ausgaben jährlich umfasst. Der Zugriff auf die Online-Inhalte ist über unsere verlagseigene eLibrary möglich, die Ihnen einen qualitativ hochwertigen und benutzerfreundlichen Zugang zu allen digitalen Publikationen unserer Verlagsgruppe bietet. Stellen Sie jetzt Ihr Printabonnement um auf ein Abonnement mit Onlineanteil - eOnly oder print+online - und profitieren Sie von noch mehr Fachinformation. Abo-Service: Tel: +49 (0)7071 97 97 10 eMail: abo@narr.de Inhalt 3 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 5 Benjamin Lehmann, Francisco Gutiérrez Guzmán, Georg Jacobs Einfluss von Eiskollisionslasten am Propeller auf die Kontaktzustände in den Antriebsstranggleitlagern von Schiffen Influence of ice collision loads at the propeller on the contact conditions in the journal bearings of ship propulsion systems 18 Thomas Koch, Ralf Gläbe, Dominik Wenzel, Antje Siol, Jan Köser, Jorg Thoeming, Shannon Mesing, Roland Larek, Antonio Gavalás-Olea, Imke Lang Nachhaltige Schmierstoff-Additive auf Basis von Mikroalgen in der Umformung und Zerspanung Teil 1 Micro-algae based additives for sustainable lubricants in metal forming and machining Part 1 28 Thomas Koch, Ralf Gläbe, Dominik Wenzel, Shannon Mesing, Kenneth Wilke, Roland Larek Nachhaltige Schmierstoff-Additive auf Basis von Mikroalgen in der Umformung und Zerspanung Teil 2 Micro-algae based additives for sustainable lubricants in metal forming and machining Part 2 39 Melanie Platzer, Sandra Kiese Pflanzliche Antioxidantien für Bioschmierstoffanwendungen Plant-based antioxidants for biolubricant applications 1 Editorial Wartung und Instandhaltung - ein alter Hut? 2 Veranstaltungen Aus Wissenschaft und Forschung 44 Nachrichten Mitteilungen der GfT 48 Patentumschau 49 Normen Hinweise für Autoren / Checkliste (siehe Umschlag) Rubriken Vorab Tribologie und Schmierungstechnik Organ der Gesellschaft für Tribologie Organ der Österreichischen Tribologischen Gesellschaft Organ der Swiss Tribology 69. Jahrgang, Heft 3 Juli 2022 Veröffentlichungen Die Autoren wissenschaftlicher Beiträge werden gebeten, ihre Manuskripte direkt an den Herausgeber, Dr. Jungk, zu senden (Checkliste und Formatvorgaben siehe Umschlagseite hinten). Authors of scientific contributions are requested to submit their manuscripts directly to the editor, Dr. Jungk (see inside back cover for formatting guidelines). IHR ONLINE-ABONNEMENT DER TuS Ab dem Jahrgang 2019 können Sie die aktuellen Hefte der Tribologie und Schmierungstechnik im Online-Abonnement beziehen. Die Hefte der vergangenen Jahrgänge werden kontinuierlich integriert. Unsere eLibrary bietet Ihnen einen qualitativ hochwertigen und benutzerfreundlichen Zugang zum digitalen Buch- und Zeitschriftenprogramm der Verlage expert, Narr Francke Attempto und UVK. Nutzen Sie mit uns die Chancen der Digitalisierung: https: / / elibrary.narr.digital/ journal/ tus Der Online-Zugang ist in Kombination mit dem Print-Abo oder als e-only-Abo erhältlich. Abo-Service: Tel: +49 (0)7071 97 97 10 Fax: +49 (0)7071 97 97 11 eMail: abo@narr.de Anzeige 4 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 BUCHTIPP expert verlag - Ein Unternehmen der Narr Francke Attempto Verlag GmbH + Co. KG Dischingerweg 5 \ 72070 Tübingen \ Germany Tel. +49 (0)7071 97 97 0 \ Fax +49 (0)7071 97 97 11 \ info@narr.de \ www.narr.de Otto Eberhardt, Michael Erbsland Die EU-Maschinenrichtlinie Praktische Anleitung zur Anwendung der europäischen Richtlinien zur Maschinensicherheit - Unter Berücksichtigung aller Richtlinientexte 7., überarbeitete Auflage 2022, 186 Seiten €[D] 59,80 ISBN 978-3-8169-3476-9 eISBN 978-3-8169-8476-4 Am 01.01.1995 wurde für alle Maschinen in der EU das CE-Zeichen und die Konformitätserklärung der Maschinenhersteller und -händler zur Pflicht. Seit dem 01.01.1999 müssen die Maschinen auch den Schutzanforderungen der EMV-Richtlinie und der Richtlinie für elektrische Betriebsmittel genügen. Spätestens seit dem gleichen Datum sind alle Maschinenbetreiber durch die Arbeitsmittelbenutzungsrichtlinie gesetzlich verpflichtet, nur noch CE-gekennzeichnete Maschinen aufzustellen und alte Maschinen entsprechend nachzurüsten. Am 29.07.2006 trat die überarbeitete Maschinenrichtlinie 2006/ 42/ EG in Kraft, in der insbesondere die Risikobeurteilung und die Baumusterprüfung neu geregelt wurden. Das Buch ist von einem Praktiker für Praktiker geschrieben. Es informiert umfassend über die Anwendung der Richtlinien zur Maschinensicherheit und schöpft dabei aus einem Erfahrungsschatz von vielen Entwicklungs- und Konstruktionsprojekten. Dr. Otto Eberhardt ist promovierter Physiker und war Geschäftsführer des Ingenieurunternehmens Seeber + Partner. Michael Erbsland arbeitet seit seinem Studium des Maschinenbaus und der Mechatronik als Sicherheitsingenieur in einem mittelständischen Unternehmen. Er ist zuständig für das CE-Konformitätsverfahren und die Dokumentation in der Automatisierung. Einleitung Die Schifffahrtsaktivitäten in arktischen und antarktischen Gebieten nehmen zu. Während in der Antarktis der Verkehr durch Kreuzfahrtschiffe aufgrund touristischer Aktivitäten steigt [1, 2], wird im arktischen Raum Aus Wissenschaft und Forschung 5 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0013 Einfluss von Eiskollisionslasten am Propeller auf die Kontaktzustände in den Antriebsstranggleitlagern von Schiffen Benjamin Lehmann, Francisco Gutiérrez Guzmán, Georg Jacobs* Eingereicht: 8.10.2021 Nach Begutachtung angenommen: 25.5.2022 Dieser Beitrag wurde im Rahmen der 62. Tribologie-Fachtagung 2021 der Gesellschaft für Tribologie (GfT) eingereicht. Gleitlager in den Antriebssträngen von Schiffen, die sich im arktischen und antarktischen Einsatz befinden, weisen Verschleiß- und Ermüdungsschäden auf, welche aus der Kollision zwischen Propeller und Treibeis resultieren. Die Schäden erfordern kostenintensive Wartungen des Antriebsstrangs im Trockendock, welche durch eine belastungsgerechte Auslegung und prädiktive Instandhaltungsmaßnahmen reduziert werden können. Dies erfordert allerdings eine zuverlässige Lebensdauerberechnung von Schiffantriebsstranglagern, die stochastischen Eislasten ausgesetzt sind. In den folgenden Untersuchungen wird der Einfluss verschiedener Lasteigenschaften einer Propeller-Eis-Kollision auf die Kontaktzustände in den Antriebsstranglagern von Schiffen untersucht, um den Einfluss für künftige Lebensdauermodellierungen abschätzen zu können. Für die Untersuchungen wurde ein MKS- und EHD-Modell der Schiffswellenanlage des Forschungsschiffs SA Agulhas II aufgebaut. Die Ergebnisse zeigen, dass die Lasteigenschaften „Lastdauer“, „Lasthöhe“ und „Lastorientierung“ und der Betriebsparameter „Öltemperatur“ einen hohen Einfluss auf die Kontaktzustände in den Antriebsstranglagern haben und für künftige Lebensdauerberechnungen berücksichtigt werden müssen. Schlüsselwörter Schlüsselwörter: Gleitlager, Stevenrohrlager, Stevenrohr, Schiffsantrieb, Ermüdung, Verschleiß, Lebensdauermodellierung, Schiffstechnik, Sensitivitätsanalyse Influence of ice collision loads at the propeller on the contact conditions in the journal bearings of ship propulsion systems Journal bearings in drive trains of ships in Arctic and Antarctic operations show wear and fatigue damage resulting from collision between the propeller and drift ice. The damage requires costly drivetrain maintenance in dry dock, which can be reduced by loadappropriate design and predictive maintenance measures However, this requires a reliable life time calculation of marine drive train bearings subjected to stochastic ice loads. In the following investigations, the influence of different load characteristics of a propeller-ice collision on the contact states in the drive train bearings of ships is investigated in order to be able to estimate the influence of different load characteristics in terms of the development of future life time models. For the investigations, a MBD and EHD model of the drive train of the research vessel SA Agulhas II was built. The results show that the load characteristics “load duration”, “load height” and “load orientation” and the operating parameter “oil temperature” have a high influence on the contact states in the drive train bearings and must be taken into account for future life time calculations. Keywords Keywords: Journal Bearing, Sterntube Bearing, Sterntube, Ship Propulsion, Fatigue, Wear, Life time modeling, Marine Engineering, Arctic Engineering, Sensitivity Analysis Kurzfassung Abstract * Benjamin Lehmann, M.Sc. Dr.-Ing. Francisco Gutiérrez Guzmán Prof. Dr.-Ing. Georg Jacobs Lehrstuhl und Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung der RWTH Aachen University Schinkelstraße 10 52062 Aachen ter erforderlich. Für die Erfassung der Kontaktzustände in Schiffantriebsstranglagern unter Berücksichtigung verschiedener Einflüsse wurden in der Vergangenheit numerische Modelle entwickelt. Die aus den Modellen gewonnen Erkenntnisse werden nachfolgend aufgeführt und im Anschluss in Hinblick auf die Problemstellung bewertet, woraus der Forschungsbedarf abgeleitet wird. H E et al. [18] entwickelten ein Modell zur Erfassung von Mischreibungszuständen in einem Stevenrohrlager basierend auf der Reynoldsgleichung und der finite Differenzen Methode. Die Biegung der Antriebswelle wurde mit den Differentialgleichungen der Biegelinie und dem Superpositionsprinzip berechnet. Mit dem entwickelten Modell wurden Analysen der Stribeck-Kurve durchgeführt. Die Untersuchungen ergaben, dass die Berücksichtigung der Wellendeformation zu einer absinkenden Schmierfilmhöhe im propellerseitigen Stevenrohrlager und somit zu einer höheren Übergangsgeschwindigkeit von Mischreibung in die hydrodynamische Reibung führt. L EE et al. [19] ermittelten mittels finiter Elemente Analyse und Feldmessungen die aus einer Wellenfehlausrichtung und Wellendurchbiegung resultierende Belastung des am Propeller sitzenden Stevenrohrlagers. Die Ergebnisse zeigen, dass die schwerkraftbedingte Durchbiegung der Antriebswelle bei Fehlausrichtung der Antriebswelle zu schweren Schäden am propellerseitigen Stevenrohrlager führt. K UROIWA et al. [20] entwickelten eine CFD-gestützte Berechnungsmethode, die einer Abschätzung des Einflusses von hydrodynamischen Propellerkräften auf die Schmierfilmhöhe in Gleitlagern dient. Die Methode ermöglicht den Autoren eine Ermittlung des optimalen Lagerprofils zur Vermeidung von ungleichmäßige Lagerbelastung aufgrund hydrodynamischer Kräfte. X IE und Z HU [21] entwickelten ein auf der Reynoldsgleichung basierendes mathematisches Modell für die Untersuchung des Reibungskoeffizienten und des Festkörpertraganteils von wassergeschmierten Gleitlagern. Die Ergebnisse zeigen, dass der Einfluss des Werkstoffparameters E-Modul und der Betriebsparameter Drehzahl und Kraft auf den Schmierungszustand für den in der Arbeit untersuchten Bereich gering ist. X ING et al. [22] untersuchten die Schmierungszustände der Schiffantriebsstranglager durch Kopplung der EHDmit der MKS-Analyse und unter Berücksichtigung statischer Propellergewichtskräfte. Untersuchungen der minimalen Schmierfilmhöhe bestätigten, dass das propellerseitige Lager das kritischste Lager in Hinblick auf den Schmierungszustand ist. Y ANG et al. [23] entwickelten eine auf der Reynoldsgleichung und finite Differenzen basierende Methode für eine Analyse des Schmierungszustands im propellerseitigen Gleitlager bei Berücksichtigung der Lagernachgiebigkeit. Der Einfluss der Nachgiebigkeit des propellerseitigen Gleitlagers und der Welle auf die Druckverteilung und die minimale Schmierfilmhöhe im propellerseitigen Lager konnte nachgewiesen werden. Die Berücksichtigung der Strukturnachgiebigkeit resultiert in einem erhöhten Kantentragen des propellerseitigen Lagers. Aus Wissenschaft und Forschung 6 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0013 die Erschließung neuer Handelswege durch den Rückgang des Eises infolge des Klimawandels ermöglicht [3, 4]. Gleichzeitig lösen sich bedingt durch den Klimawandel vermehrt Eisbrocken vom Eisschelf und driften in Richtung offenes Meer [5, 6], was die Wahrscheinlichkeit einer Interaktion zwischen Schiffpropeller und Eis zusätzlich erhöht. Diese stochastischen Interaktionen resultieren in extremen Impulsbelastungen im Antriebsstrang und können je nach Belastungshöhe und Häufigkeit zur frühzeitigen Komponentenschädigung führen [7]. Insbesondere die in den Schiffantriebssträngen verbauten Gleitlager weisen aufgrund von Eis-induzierten dynamischen Belastungen unerwartete Ermüdungs- und Verschleißerscheinungen auf [8]. Eine Instandsetzung der Gleitlager erfordert eine aufwendige und kostenintensive Demontage des Antriebsstrangs im Trockendock. In [9] werden die durchschnittlichen Kosten für die Wartung der Antriebsstrangkomponenten im Trockendock mit ca. 40.000 $ angegeben. Zusätzlich kann ein Totalausfall des Antriebsstrangs infolge von Gleitlagerschäden sicherheitskritische Folgen haben. Der Ausfall des Antriebsstrangs des Kreuzfahrtschiffes Viking Sky [10] erforderte beispielweise eine Evakuierung von 479 Passagieren mit Helikoptern. Um den sicheren Betrieb des Antriebsstrangs zu gewährleisten und kostenintensive Instandsetzungsmaßnahmen zu vermeiden, wird eine Steigerung der Zuverlässigkeit von Schiffantriebssträngen angestrebt. Die Zuverlässigkeit kann durch eine belastungsgerechte Gleitlagerauslegung und durch prädiktive Instandhaltungsmaßnahmen gesteigert werden, wofür die Kenntnis über die durch Eis-induzierten Lagerlasten bzw. -kontaktzustände und die daraus resultierende Ermüdungs- und Verschleißlebensdauer der Antriebsstranglager notwendig werden. Eine Quantifizierung des Einflusses von Eis-induzierten Propellerlasten auf die Kontaktzustände in den Antriebsstranglagern ist daher nicht nur für Hersteller von Schiffen und Antriebsstrangkomponenten, sondern auch für Schiffsbetreiber von Bedeutung. Für die Auslegung der Antriebsstranglager bei Eislasten werden die von Klassifikationsgesellschaften entworfenen Auslegungsrichtlinien [11-13] verwendet. In den Richtlinien werden Betrag und Orientierung am Propeller wirkender Kräfte für die Lagerauslegung bislang konstant angenommen. Lastprofile, die zeitveränderliche Lasthöhen oder unterschiedliche Orientierungen der Reaktionskräfte einer Propeller-Eis-Kollision berücksichtigen, werden in den Richtlinien für die Auslegung der Antriebsstranglager nicht betrachtet. Weiterhin fehlen Methoden zur Berechnung von Materialverschleiß und Materialermüdung der Schiffantriebsstranglager bei stochastischen Eislasten, obwohl bereits Ansätze für die Verschleiß- [14-16] und Ermüdungsmodellierung [17] von Gleitlagern existieren. Um die Ansätze allerdings auf Schiffantriebsstranglager übertragen zu können, wird eine Berücksichtigung spezifischer Einflüsse auf die Kontaktzustände der Schiffantriebsstranglager wie dynamische Lasten, Werkstoff- und Geometrieparame- Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse der Arbeiten, dass die Berücksichtigung der Nachgiebigkeit der im Antriebsstrang verbauten Komponenten zu einer höheren Modellgenauigkeit führt und so negative Einflüsse auf den Schmierungszustand in den Lagern erkennbar werden. Die negative Beeinflussung des Schmierungszustandes wird auf die ungleichmäßige Belastung der Lager aufgrund der Wellendurchbiegung zurückgeführt. In den Untersuchungen wurden kritische Schmierungszustände am propellerseitigen Stevenrohrlager nachgewiesen, wodurch das propellerseitige Stevenrohrlager als besonders kritisch hinsichtlich Schädigung bewertet wurde. Bislang wurden stationäre Lastzustände berücksichtigt. Der Einfluss der Strukturnachgiebigkeit bei dynamischer Anregung blieb unerforscht. In den folgenden Untersuchungen werden daher dynamische Lasteigenschaften (beispielweise Lasthöhe, -dauer, -orientierung, …) hinsichtlich ihrer Relevanz auf eine negative Veränderung der Kontaktzustände durch lokale Druckerhöhung und Schmierfilmreduktion simulativ untersucht. Um die Relevanz der dynamischen Lasteigenschaften zu bewerten, werden die Ergebnisgrößen Maximaldruck und minimale Schmierfilmhöhe betrachtet. Die Untersuchungen erfolgen in zwei Teilschritten: Zunächst werden dynamische Lasteigenschaften hinsichtlich ihrer Relevanz für die Lagerkontaktzustände mit der Sensitivitätsanalyse nach M ORRIS [24] bewertet und relevante dynamische Lasteigenschaften identifiziert. Anschließend wird die Wirkung der relevanten dynamischen Lasteigenschaften auf die Kontaktzustände in den Gleitlagern mittels einer vollfaktoriellen Einflussanalyse simulativ untersucht. Simulationsmodell Für die Untersuchungen wurde der Antriebsstrang des Forschungsschiffs SA Agulhas II modelliert. Dieser besteht im Wesentlichen aus zwei parallelen Wellenanlagen (backbordseitig und steuerbordseitig), welche sich jeweils wiederum aus drei aneinander gekoppelten Wellen zusammensetzen: Motorwelle, Zwischenwelle und Stevenrohrwelle, an die der Propeller angeflanscht ist. Die Stevenrohrwelle ist über eine Kupplung mit der Zwischenwelle verbunden und wird über drei Stevenrohrlager gelagert. Da die Stevenrohrwelle am Propeller angebunden ist und die am Propeller angreifenden Lasten aufnimmt, wurde das System Stevenrohr (Stevenrohrwelle, drei Stevenrohrlager, und umgebende Stützstruktur) in den Fokus der Untersuchungen gesetzt und modelliert. Die drei Stevenrohrlager (hinteres, mittleres und vorderes) bestehen aus Weißmetall WM 5 (ca. 5 % Zinn und 79 % Blei [25]). Der Durchmesser beträgt 520 mm (vorderes), 525 mm (mittleres) und 570 mm (hinteres Stevenrohrlager). Die Breite beträgt 480 mm (vorderes und mittleres) und 1200 mm (hinteres Stevenrohrlager). Das Stevenrohr ist vollständig mit Mineralöl der Klasse ISO VG 100 gefüllt. Das Modell des Antriebsstrangs wurde in der kommerziellen Software AVL Excite Power Unit aufgebaut, welche die elastohydrodynamische (EHD) Simulation mit der Mehrkörpersimulation (MKS) koppelt. Mit dem in der Software verwendeten Modellierungsansatz wird das nicht-lineare mechanische System in Subsysteme mit nicht-linearem Verhalten (elastohydrodynamischer Gleitlagerkontakt) und in Subsysteme mit linearem elastischen Verhalten (Antriebswelle, Lager und umgebende Stützstruktur inklusive Anbindungen an den Schiffsrumpf) unterteilt. Die Modellierung des Systems Stevenrohr erfolgte in drei Schritten: Modellierung der Geometrie in einer CAD-Software (Inventor Professional 2018), Diskretisierung der Geometrie und Berechnung von Steifigkeitsmatrizen (Abaqus CAE 2018) und Aufprägung von Randbedingungen sowie Definition von Kontaktbedingungen (AVL Excite Power Unit 2020 R2). Bild 1 zeigt die verwendete Tool- Aus Wissenschaft und Forschung 7 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0013 Bild 1: Verwendete Toolkette und Bezeichnung der modellierten und diskretisierten Komponenten des Antriebsstrangs (Stevenrohr) gangsparameter untereinander hinsichtlich der Ergebnisgröße vorliegt (vgl. Tabelle 1). Für die SA nach Morris wurden Belastungs- und Betriebsparameter untersucht. Insgesamt ergeben sich die in Tabelle 2 aufgeführten acht Parameter. In Tabelle 2 wird weiterhin der obere und untere Grenzwert der acht Parameter dargestellt. Die Grenzwerte wurden in Anlehnung an die in [28, 29] veröffentlichten Messdaten des Propellermoments, in Anlehnung an vorliegende Messdaten der Gleitlagermassentemperaturen und anhand von Datenblättern der SA Agulhas II definiert. Dem Simulationsmodell wurden neben den aufgeführten Belastungsparametern eine konstante Erdgravitationsbeschleunigung und die Gewichtskraft des nicht modellierten Propellers aufgeprägt. Die dynamischen Propellerlasten „Kraft“ und „Biegemoment“ greifen im theoretischen Massenschwerpunkt des Propellers an. Das Lastprofil beider Propellerlasten „Kraft“ und „Biegemoment“ ist angelehnt an die in den Richtlinien [11-13] definierten Torsionslasten zur Auslegung von Antriebswellen unter Eislasten und beschreibt eine Sinusschwingung mit halbem Schwingspiel. Die Lastdauer beschreibt die Zeit, in der das halbe Schwingspiel erfolgt. Die Öltemperatur wird für alle drei Lager konstant angenommen. Zur Berechnung der ee wurde in Anlehnung an S ALTELLI [27] eine zufallsbasierte Sample-Matrix erstellt, die dem Modell zufällige Parametervariationen als Eingang für die SA vorgibt. Insgesamt erfolgten r = 5 Durchführungen der SA nach Morris, woraus für jeden der k = 8 Parameter fünf ee, ein mittlerer Elementareffekt μ und eine Standardabweichung σ resultierten. Nach M ORRIS [24] ergeben sich somit insgesamt n = r * (k + 1) = 45 Einzelsimulationen. Aus Wissenschaft und Forschung 8 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0013 kette sowie die Bezeichnungen der modellierten und diskretisierten Komponenten des Stevenrohrs der SAAgulhas II. Vorgehen und Ergebnisse der Sensitivitätsanalyse nach Morris Durch eine Voruntersuchung am aufgebauten Simulationsmodell sollen signifikante Last- und Betriebsparameter identifiziert werden. Die Analyse signifikanter Parameter erfolgt anhand der Sensitivitätsanalyse (SA) nach M ORRIS [24], da diese unter einem geringen Aufwand ein Screening und ein Ranking aller Eingangsparameter eines Simulationsmodells zulässt. Ein Screening dient der Identifikation nicht signifikanter Eingangsparameter, durch ein Ranking kann eine Gewichtung der Eingangsparameter vorgenommen werden [26, 27]. Zur Auswertung der Sensitivität werden zwei Kennwerte bzw. Sensitivitätsindizes anhand des sogenannten Elementareffekts ee gebildet [24]: Der mittlere Elementareffekt μ und die Standardabweichung σ. Der mittlere Elementareffekt gibt den Einfluss des Eingangsparameters auf die Ergebnisgröße wieder. Als Ergebnisgröße werden in dieser Arbeit der maximale Druck und die minimale Schmierfilmhöhe verwendet. Je höher der mittlere Elementareffekt eines Parameters ist, desto signifikanter ist der Einfluss auf die Ergebnisgröße [24]. Anhand des mittleren Elementareffekts kann somit eine Rangliste der Eingangsparameter erstellt werden. Die Standardabweichung des Elementareffekts gibt nach M ORRIS [24] Aufschluss darüber, ob ein nicht-linearer Zusammenhang zwischen dem Eingangsparameter und der Ergebnisgröße oder eine Wechselwirkung der Ein- Fall Bedeutung ( ) = 0 Linear ohne Wechselwirkung ( ) < Leichte Nicht-Linearität oder Wechselwirkung ( ) > Starke Nicht-Linearität oder Wechselwirkung Tabelle 1: Zusammenhang sowie Interpretation der Sensitivitätsindizes nach M ORRIS [24] Belastungsparameter Betriebsparameter Kraft [kN] Orientierung der Kraft [°] Biegemoment [kNm] Orientierung des Biegemoments [°] Lastdauer [ms] Anzahl der Belastungsschwingspiele [-] Öltemperatur [°C] Wellendrehzahl [U/ min] Unterer Grenzwert 0 0 bzw. 360 100 0 bzw. 360 25 1 5 1.4 Oberer Grenzwert 500 300 1000 300 225 6 52 140 Tabelle 2: Übersicht der Grenzwerte aller Variationsparameter für die SA nach Morris Nachfolgend werden die Ergebnisse der SA nach Morris beschrieben. Eine Diskussion der Ergebnisse erfolgt im nächsten Abschnitt. In Bild 2 sind die Ergebnisse für die Zielgröße „maximaler Druck“ für alle Stevenrohrlager dargestellt. Die Darstellung erfolgt gemäß der Vorgabe von M ORRIS [24] in der die Standardabweichung σ über den mittleren Elementareffekt μ aufgetragen wird. Zusätzlich ist mit einer schwarzen Linie die Grenzfunktion σ 2 (ee) = μ der Fallunterscheidung aus Tabelle 1 eingezeichnet, um prüfen zu können, ob die Parameter einen linearen, leicht nicht-linearen oder stark nicht-linearen Einfluss auf das Modellverhalten haben oder mit anderen Parametereinflüssen wechselwirken. In Tabelle 3 ist eine Rangliste der mittleren Elementareffekte für jedes Lager gegeben, in der die Rangfolge Aus Wissenschaft und Forschung 9 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0013 Rang Hinteres Lager Mittleres Lager Vorderes Lager Parameter nach Gesamtrang 1 Orientierung des Biegemoments (34,2) Lastdauer (2,7) Lastdauer (1,0) Orientierung der Kraft ((R4+R2+R2)/ 3=R2,7) 2 Biegemoment (22,9) Orientierung der Kraft (1,8) Orientierung der Kraft (0,7) Lastdauer (R2,7) 3 Öltemperatur (21,1) Öltemperatur (1,1) Öltemperatur (0,5) Öltemperatur (R3,0) 4 Orientierung der Kraft (21,0) Orientierung des Biegemoments (0,8) Drehzahl (0,5) Orientierung des Biegemoments (R3,7) 5 Kraft (18,1) Biegemoment (0,8) Orientierung des Biegemoments (0,4) Biegemoment (R4,7) 6 Lastdauer (12,6) Kraft (0,8) Kraft (0,4) Kraft (5,7) 7 Drehzahl (6,3) Drehzahl (0,5) Biegemoment (0,3) Drehzahl (R6,0) 8 Anzahl der Belastungsschwingspiele (5,3) Anzahl der Belastungsschwingspiele (0,0) Anzahl der Belastungsschwingspiele (0,0) Anzahl der Belastungsschwingspiele (R8,0) Tabelle 3: Übersicht über die Rangfolge der mittleren Elementareffekte für das hintere, mittlere und vordere Lager hinsichtlich der Zielgröße maximaler Druck und über alle Lager gemittelte Rangfolge der mittleren Elementareffekte Grenzfunktion Grenzfunktion Grenzfunktion Bild 2: Ergebnisse der SA nach Morris für das hintere Lager (oben), mittlere Lager (mittig) und vordere Lager (unten) hinsichtlich der Zielgröße maximaler Druck 1. Orientierung der Kraft, Lastdauer, Öltemperatur und Orientierung des Biegemoments haben den größten Einfluss auf den Lagerdruck. 2. Die Höhe des am Propeller angreifenden Biegemoments und der angreifenden Kraft resultieren in mittleren bis niedrigen Gesamträngen und haben daher einen mittleren bis niedrigen Einfluss auf den Lagerdruck. 3. Drehzahl und Anzahl der Schwingungen nehmen die letzten Gesamtränge ein und besitzen folglich einen zu vernachlässigenden Einfluss auf den im Lager herrschenden Druck. Die Ergebnisse der SA lassen folgende Erkenntnisse bezüglich der Standardabweichung der ee zu: 4. Orientierung der Kraft, Orientierung des Biegemoments und Lastdauer weisen die höchsten Standardabweichungen auf. Die Parameter wirken sich daher nicht-linear auf das Modellverhalten aus oder wechselwirken mit anderen Eingangsparametern. Aus Wissenschaft und Forschung 10 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0013 der Parametereinflüsse (Rang 1: höchster Einfluss, Rang 8 niedrigster Einfluss) auf den Lagerdruck für jedes Lager abgelesen werden kann. In Bild 2 ist zu erkennen, dass die mittleren Elementareffekte im hinteren Lager deutlich größer sind als im mittleren und vorderen Lager (ca. Faktor 10). Um dennoch einen mittleren und gleichgewichteten Gesamteinfluss eines Parameters für die drei Lager auswerten zu können, wurden in Tabelle 3 anstelle der Elementareffekte die Ränge jedes Parameters über alle Lager gemittelt (vgl. Rechenbeispiel in Tabelle 3 für die Rangmittelung des Parameters „Orientierung der Kraft“). Durch die Mittelung der Ränge werden Gewichtungseinflüsse, die sich aus den hohen Abweichungen der Elementareffekte zwischen den Lagern ergeben, vermieden. Die Mittelung der Ränge resultiert in einem Gesamtrang (bspw. R2,7 für den Parameter „Orientierung der Kraft“ in Tabelle 3), der den mittleren und gleichgewichteten Gesamteinfluss des Parameters auf den Druck in allen drei Lagern beschreibt. Die Betrachtung des Gesamtrangs der Parameter lässt folgende Erkenntnisse zu: Rang 1 2 3 4 5 6 7 8 Parameter Öltemperatur (0,42) Orientierung der Kraft (0,31) Orientierung des Biegemoments (0,22) Lastdauer (0,11) Biegemoment (0,09) Kraft (0,09) Anzahl der Belastungsschwingspiele (0,07) Drehzahl (0,04) Tabelle 4: Übersicht über die Rangfolge der mittleren Elementareffekte für das hintere Lager hinsichtlich der Zielgröße minimale Schmierfilmhöhe Grenzfunktion Grenzfunktion Grenzfunktion Bild 3: Ergebnisse der SA nach Morris für das hintere Lager (oben), mittlere Lager (mittig) und vordere Lager (unten) hinsichtlich der Zielgröße minimale Schmierfilmhöhe In Bild 3 sind die Ergebnisse der SA nach Morris für die Zielgröße „minimale Schmierfilmhöhe“ für alle Stevenrohrlager dargestellt. Während im mittleren und vorderen Lager nur einige wenige Parameter einen Einfluss auf die minimale Schmierfilmhöhe nehmen, nimmt im hinteren Lager jeder Parameter einen Einfluss auf die minimale Schmierfilmhöhe. Die Rangfolge der mittleren Elementareffekte für das hintere Lager wird in Tabelle 4 dargestellt. Die Ergebnisse der SA lassen folgende Erkenntnisse bezüglich der mittleren Elementareffekte zu: 5. Die Parameter Öltemperatur, Orientierung der Kraft, Orientierung des Biegemoments und Lastdauer nehmen im hinteren Lager den größten Einfluss auf die minimale Schmierfilmhöhe. 6. Im mittleren und vorderen Lager nehmen bis auf die Öltemperatur und die Wellendrehzahl alle übrigen Parameter nahezu keinen Einfluss auf die minimale Schmierfilmhöhe. 7. Die Öltemperatur besitzt den größten Einfluss auf die minimale Schmierfilmhöhe für alle Lager. Die Ergebnisse der SA lassen folgende Erkenntnisse bezüglich der Standardabweichung der mittleren Elementareffekte zu: 8. Die Öltemperatur in allen Lagern und die Orientierung der Kraft im hinteren Lager weisen eine starke Nicht-Linearität oder Wechselwirkung des Parametereinflusses auf. 9. Die übrigen Parameter im hinteren Lager weisen eine leichte Nicht-Linearität des Parametereinflusses oder eine Wechselwirkung mit anderen Eingangsparametern auf. 10.Im mittleren und vorderen Lager weisen die übrigen Parametereinflüsse eine lineare Wirkung auf das Modellverhalten ohne Wechselwirkung mit anderen Parametern auf. Diskussion der Ergebnisse der Sensitivitätsanalyse nach Morris Die Elementareffekte der Zielgröße „maximaler Druck“ des hinteren Lagers sind im Vergleich zum mittleren und vorderen Lager deutlich höher, was darauf zurückschließen lässt, dass der Einfluss der untersuchten Parameter im hinteren Lager deutlich höher ist. Zudem unterscheiden sich die Größenordnungen der Elementareffekte zwischen den Zielgrößen „maximaler Druck“ und „minimale Schmierfilmhöhe“. Dieser Unterschied ist allerdings auf die von MORRIS beschriebene Vorgehensweise zurückführen, bei der die Größenordnung der auszuwertenden Größe einen Einfluss auf die Höhe des Elementareffekts nimmt. Die Beobachtungen hinsichtlich der Parametereinflüsse zeigen zusammenfassend, dass die relevantesten Parameter für den in den Lagern vorliegenden Druck die Orientierung der angreifenden Last (Kraft und Biegemoment), die Öltemperatur und die Lastdauer sind. Weiterhin nimmt die Öltemperatur einen großen Einfluss auf die in den Lagern vorherrschende Schmierfilmhöhe. Eine Analyse des in den Lagern vorliegenden Drucks in Abhängigkeit von den Orientierungen der angreifenden Kraft und des angreifenden Biegemoments ergab, dass der höchste in den Lagern auftretende Druck aus einer gleichgerichteten Überlagerung beider Lasteinflüsse hervorgeht. Der maximale Druck sinkt hingegen stark ab, wenn aus einer Kombination der Orientierungen beider Lastparameter eine auslöschende Überlagerung hervorgeht. Bild 4 zeigt diesen Zusammenhang schematisch. Die aus dem Biegemoment resultierende Kraft F BM,gleichg. resultiert in einer teilweise gleichgerichteten Überlagerung mit der angreifenden Kraft F, da sie eine anteilige Kraftkomponente in negative z-Richtung besitzt. Eine um 90° verschobene Orientierung der aus dem Biegemoment resultierenden Kraft F BM,ausl . resultiert in einer teilweise auslöschenden Überlagerung mit der angreifenden Kraft F, da sie eine anteilige Kraftkomponente in positive z-Richtung besitzt. Die orientierungsabhängige Gleichrichtung beziehungsweise Auslöschung beider Lasteinflüsse erklärt den hohen Einfluss und die hohe Wechselwirkung beider Lastparameter „Orientierung der Kraft“ und „Orientierung des Biegemoments“. Der hohe Einfluss der Öltemperatur auf die Schmierfilmhöhe wird durch die stark temperaturabhängige Viskosität von Öl erklärt, die maßgeblich die Höhe des sich ausbildenden Schmierfilms bestimmt. Der analytische Zusammenhang zwischen Viskosität und Schmierfilmhöhe kann beispielweise in der dimensionslosen Sommerfeldzahl [30] gefunden werden. Der hohe Einfluss der Lastdauer konnte nicht ohne weitergehende Untersuchungen erklärt werden und wird daher im nächsten Abschnitt thematisiert. Da eine Voruntersuchung eine hohe Wechselwirkung zwischen den Para- Aus Wissenschaft und Forschung 11 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0013 Bild 4: Schematische Darstellung der gleichgerichteten und auslöschenden Überlagerung der aus dem Biegemoment resultierenden Kraft F BM,gleichg. und F BM,ausl. mit der Kraft F dem Angriffspunkt der Kraft resultiert das Biegemoment der Antriebswelle. Die Öltemperatur wurde der Gleitlagermassentemperatur gleichgesetzt, welche aus vorliegenden Messdaten bei der Durchquerung des Schiffes von eisbedecktem Meer stammt. Die bei kontinuierlicher Fahrt über elf Tage gemittelten Temperaturen ergeben sich zu 23,6 °C (vorderes), 9,4 °C (mittleres) und 16,5 °C (hinteres Stevenrohrlager). Das Lastprofil, die Lasthöhe und die Lastdauer orientieren sich am Case 1 der in [28, 29] veröffentlichten Messungen, welcher einen Lastfall niedriger bis mittelhoher Eislasten bei einer Wellendrehzahl von 109 U/ min darstellt. Das Lastprofil weist einen trapezförmigen Verlauf auf (vgl. Bild 5). Die Last steigt mit konstanter Rampe von 0 kN auf ein Lastplateau (entspricht dem Wert der Lasthöhe) an und fällt anschließend mit konstanter Rampe auf 0 kN ab. Da die Anzahl der Belastungsschwingspiele durch Eis-Kontakt einen zu vernachlässigen Einfluss auf die Lagerkontaktzustände besitzt (vgl. Bild 2 und Bild 3) wird die Anzahl der Belastungsschwingspiele auf ein Schwingspiel reduziert. Die Simulationsdurchführung erfolgt vollfaktoriell, wobei der Simulationsplan einer zweidimensionalen Versuchsmatrix entspricht, in der die Lastdauer und die Lasthöhe variiert werden. Die Extremwerte der Lastdauer und Lasthöhe ergeben sich aus dem Case 1 der in [28, 29] veröffentlichten Messungen zu 25 ms bis 225 ms für die Lastdauer und zu 25 kN bis 150 kN für die Lasthöhe. Die Schrittweite der Lastdauer beträgt mit Rücksicht auf eine vertretbare Gesamtsimulationsdauer (ca. 1,5 h/ Simulation) 50 ms, die Schrittweite der Lasthöhe beträgt 25 kN. Nachfolgend werden die Ergebnisse der vollfaktoriellen Untersuchung der Einflüsse von Lastdauer und Lasthöhe beschrieben und diskutiert. In Bild 6 wird das Maximum Aus Wissenschaft und Forschung 12 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0013 metereinflüssen „Lastdauer“ und „Lasthöhe“ (Höhe der Kraft und des Biegemoments) zeigte, wird der Einfluss der Lastdauer bei unterschiedlicher Lasthöhe untersucht. Die nachfolgende Untersuchung der Lastdauer und Lasthöhe erfolgt vollfaktoriell. Vorgehen, Ergebnisse und Diskussion der vollfaktoriellen Untersuchung der Einflüsse von Lastdauer und Lasthöhe Für die Bewertung des Einflusses von Lastdauer und Lasthöhe wurden Propellerlasten basierend auf veröffentlichten Aufzeichnungen der Torsionsmomentmessung an der Wellenanlage der SAAgulhas II [28, 29] definiert. Das bei Eis-Kontakt an der Zwischenwelle gemessene Torsionsmoment wurde in [28, 29] auf das am Propeller angreifende Torsionsmoment zurückgerechnet. Das am Propeller angreifende Torsionsmoment lässt nicht auf die Orientierung und den Angriffspunkt von durch Eis verursachten Kräften zurückschließen. Die Orientierung wird in Richtung der Gravitationsbeschleunigung definiert, um den kritischsten Lastfall, der aus einer Aufsummierung der Propellerlast und der Last durch Gewichtskräfte resultiert, zu berücksichtigen (vgl. Bild 5). Gleichzeitig wird angenommen, dass die Kraft in Umfangsrichtung des Propellers orientiert ist, um die Kollision mit einem in Umfangsrichtung des Propellers erscheinenden Hindernis abzubilden. Hierdurch wird die Propellerposition definiert, sodass für die Definition des Kraftangriffspunkts zuletzt der Hebelarm definiert werden muss. Dieser wird auf 93 % (2 m) der Propellerblattlänge festgelegt, um die Kollision des Propellers mit Eis in der Nähe der Blattspitze darzustellen. Die durch Eis verursachte Kraft F Eis und das Torsionsmoment M Eis greifen im theoretischen Massenschwerpunkt des Propellers an (vgl. Bild 5). Aus der Orientierung, Höhe und Bild 5: Orientierung der im Massenschwerpunkt des Propellers angreifenden Kraft F Eis und des angreifenden Moments M Eis (links) und Profil des am Propeller angreifenden Moments M Eis und der angreifenden Kraft F Eis (rechts) des zu jeder Lastdauer und Lasthöhe in den Antriebsstranglagern auftretenden Drucks gezeigt. Im hinteren Lager steigt der maximale Druck stark an bei einer größer werdenden Lastdauer und bei Lasthöhen über 100 kN. Im mittleren und vorderen Lager hingegen steigt der maximale Druck stark an bei einer kleiner werdenden Lastdauer. Dieser Effekt verstärkt sich bei Zunahme der Lasthöhe. Die maximalen Drücke in den Lagern ergeben sich zu 6 MPa (hinteres Lager), 1,7 MPa (mittleres Lager) bzw. 1,5 MPa (vorderes Lager). Um zunächst den starken Druckanstieg im hinteren Lager bei langer Lastdauer und hoher Propellerlast zu diskutieren, ist in Bild 7 der maximale Druck im hinteren Lager exemplarisch für die kürzeste (25 ms), für eine mittlere (125 ms) und für die längste Lastdauer (225 ms) bei einer Lasthöhe von 75 kN (links) und bei einer Lasthöhe von 150 kN (rechts) dargestellt. Zu Beginn der Simulation ist ein Einschwingen des maximalen Drucks zu erkennen, der aus der initialen Aufprägung der statischen Gewichtskraft des Propellers, der Hydrodynamik und der Erdgravitationsbeschleunigung auf die elastische Struktur resultiert und bei einem Wellenrotationswinkel von 180° abgeklungen ist. Bei einem Wellenrotationswinkel von 180° liegt demnach der aus der Hydrodynamik und Gravitation resultierende maximale Lagerdruck vor, welcher im hinteren Lager 0,7 MPa beträgt. Ab 180° Wellenrotationswinkel wird die Eis-induzierte Last eingeleitet. Die Verläufe des Drucks im Lager divergieren ab diesem Zeitpunkt, da die Geschwindigkeit der Lasteinleitung in Korrelation zur Lastdauer variiert. Während der maximal auftretende Druck im hinteren Lager bei einer Lasthöhe von 75 kN mit steigender Lastdauer leicht abnimmt (von 2,3 MPa auf 2,0 MPa), nimmt der maximal auftretende Druck bei einer Lasthöhe von 150 kN mit steigender Lastdauer zu (von 4 MPa auf 6 MPa). Der starke Anstieg des maximalen Drucks auf 6 MPa bei einer langer Lastdauer und hoher Propellerlast wird durch die mit der Dauer der Lasteinwirkung nachlassende Squeeze-Film-Dämpfung im Schmierspalt erklärt, welche beispielsweise in [31] beschrieben wird und in [32, 33] erstmals in dynamischen Untersuchungen von Gleitlagern in Schiffantriebssträngen berücksichtigt wurde. Der Effekt der Squeeze-Film-Dämpfung verur- Aus Wissenschaft und Forschung 13 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0013 Bild 7: Vergleich des maximalen Drucks im hinteren Lager über den Wellenrotationswinkel bei variierender Lastdauer und einer Lasthöhe von 75 kN (links) beziehungsweise einer Lasthöhe von 150 kN (rechts) Bild 6: Maximaler Druck in Abhängigkeit der Lasthöhe und der Lastdauer für das hintere Stevenrohrlager (links), für das mittlere Stevenrohrlager (mittig) und für das vordere Stevenrohrlager (rechts) Hinteres Lager bei 75 kN Propellerlast 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Maximaler Druck in MPa 0 100 200 300 400 500 600 Wellenrotationswinkel in ° Lastdauer: 25 ms Lastdauer: 125 ms Lastdauer: 225 ms Hinteres Lager bei 150 kN Propellerlast 0 1 2 3 4 5 6 Maximaler Druck in MPa 0 100 200 300 400 500 600 Wellenrotationswinkel in ° Lastdauer: 25 ms Lastdauer: 125 ms Lastdauer: 225ms höchste Druck im Lager resultiert und an der propellerseitigen Kante (bei ca. -520 mm) auftritt. Um den starken Druckanstieg im mittleren und vorderen Lager bei kleiner Lastdauer und hoher Propellerlast zu diskutieren, ist in Bild 9 der maximale Druck im mittleren Lager (links) und der maximale Druck im vorderen Lager (rechts) exemplarisch für die kürzeste, für eine mittlere und für die längste Lastdauer bei einer Lasthöhe von 150 kN dargestellt. In beiden Lagern steigt der maximale Druck bei einer Lastdauer von 25 ms stark an (um circa 100 % im mittleren Lager und um ca. 25 % im vorderen Lager). Zudem oszilliert der maximale Druck mit abklingender Amplitude über drei bis vier Schwingspiele. Der beobachtete Druckanstieg und die Oszillation des Drucks werden auf eine Anregung der Biegeeigenfrequenz der Welle zurückgeführt. Eine Untersuchung der Biegeeigenfrequenz ergab, dass die erste Mode der Stevenrohrwelle bei 36 Hz liegt. Aus einer Lastdauer von 25 ms resultiert eine Anregungsfrequenz von 40 Hz, welche nah an der ersten Eigenmode der Stevenrohrwelle liegt. Somit ist davon auszugehen, dass der Druckanstieg und die Oszillation des Drucks im mittleren und vorderen Lager bei kleinster Lastdauer (25 ms) aus einer Aus Wissenschaft und Forschung 14 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0013 sacht einen anfänglich hohen Dämpfungswiderstand des Öls im Lastbereich, welcher aus einer anfänglich hohen radialen Relativgeschwindigkeit zwischen Lager und Welle resultiert und mit anhaltender Lastdauer schwindet. Der sich durch den Dämpfungseffekt ausbildende und anfänglich großflächig tragende Ölfilm schwindet aufgrund des abnehmenden Dämpfungseffekts, wodurch sich die Last auf eine stetig kleiner werdende, tragende Fläche verteilt. Z HOU et al. [34] untersuchten die Squeeze-Film-Dämpfung und konnten einen abnehmenden Dämpfungseffekt mit abnehmender Anregungsfrequenz und somit mit zunehmender Anregungszeit nachweisen. Die untersuchten Frequenzen lagen zwischen 75 Hz und 175 Hz und entsprechen Anregungszeiten zwischen 13,3 ms und 5,7 ms. Die Beobachtungen von Z HOU et al. [34] korrelieren mit den Beobachtungen aus Bild 7 rechts, in der eine lange Anregungszeit zu einem niedrigen Dämpfungseffekt führt und somit in einem kleinen tragenden Schmierfilm und einem hohen Lagerdruck resultiert. In Bild 8 wird die sich über die Zeit der Lasteinleitung verändernde Druckverteilung aufgrund des nachlassenden Dämpfungseffekts im hinteren Stevenrohrlager gezeigt. Der zunächst breit tragende Schmierfilm (grüner bis roter Bereich) nimmt aufgrund der nachlassenden Squeeze-Film-Dämpfung über die Zeit der Lasteinleitung ab, woraus zum Ende der Lasteinleitung der Mittleres Lager bei 150 kN Propellerlast 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 Maximaler Druck in MPa 0 100 200 300 400 500 600 Wellenrotationswinkel in ° Lastdauer: 25ms Lastdauer: 125ms Lastdauer: 225ms Vorderes Lager bei 150 kN Propellerlast 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 Maximaler Druck in MPa 0 100 200 300 400 500 600 Wellenrotationswinkel in ° Lastdauer: 25ms Lastdauer: 125ms Lastdauer: 225ms Bild 9: Vergleich des maximalen Drucks im mittleren Lager (links) und des maximalen Drucks im vorderen Lager (rechts) über den Wellenrotationswinkel bei variierender Lastdauer und einer Lasthöhe von 150 kN Druckverteilung bei 220° -600 -400 -200 0 200 400 600 Lagerbreite in mm 0 90 180 270 360 Lagerwinkel in ° 0 1 2 3 4 5 6 Druck (MPa) Druckverteilung bei 245° -600 -400 -200 0 200 400 600 Lagerbreite in mm 0 90 180 270 360 Lagerwinkel in ° 0 1 2 3 4 5 6 Druck (MPa) Druckverteilung bei 270° -600 -400 -200 0 200 400 600 Lagerbreite in mm 0 90 180 270 360 Lagerwinkel in ° 0 1 2 3 4 5 6 Druck (MPa) Bild 8: Vergleich der Druckverteilung im hinteren Lager bei einer hohen Lasthöhe von 150 kN und einer langen Lastdauer von 225 ms bei voranschreitendem Wellenrotationswinkeln: 220° links, 245° mittig und 270° rechts Anregung der Welle mit einer Frequenz nahe der Welleneigenfrequenz resultieren. Der Druckanstieg ist im mittleren und vorderen Lager im Vergleich zum hinteren Lager deutlich zu erkennen, da der im hinteren Lager vorliegende Druck maßgeblich von der vergleichsweise hohen Lagerreaktionskraft bei Propellerbelastung beeinflusst wird. Trotzdem kann auch ein geringer Druckanstieg bei der kleinsten Lastdauer (25 ms) und bei einer Propellerlast von 75 kN im hinteren Lager beobachtet werden (vgl. Bild 7 links). Daraus folgt, dass bei geringerer Lasthöhe im hinteren Lager nicht mehr der Effekt der Squeeze-Film-Dämpfung zum Tragen kommt sondern Effekte, die auf die Anregung der Welleneigenfrequenz zurückzuführen sind. Bild 10 zeigt den Verlauf der minimalen Schmierfilmhöhe in den drei Lagern. Für jedes Lager wird jeweils der Lastfall dargestellt, bei dem im entsprechenden Lager der höchste Druck auftritt. Die minimale Schmierfilmhöhe des vorderen und mittleren Lagers nimmt im statischen Zustand Werte zwischen 130 µm und 150 µm an und bleibt bei Lasteinleitung nahezu unverändert. Die minimale Schmierfilmhöhe des hinteren Lagers sinkt bei Lasteinleitung von circa 230 µm bis auf 12 µm ab. Das Absinken der Schmierfilmhöhe bis auf 12 µm im hinteren Lager tritt an der propellerseitigen Kante auf, wo auch der maximale Druck auftritt (vgl. Bild 8). Die sich aus technischen Zeichnungen ergebenden Rauheitswerte der Wellen- und Lageroberfläche (Rz 6,3 bzw. Rz 10) lassen bei vorliegender Schmierfilmhöhe (12 µm) darauf schließen, dass der hydrodynamische Schmierungszustand an der Kante des Lagers bei den untersuchten Lasten noch nicht beeinträchtigt wird [35]. Die Position des maximalen Drucks und der minimalen Schmierfilmhöhe an der propellerseitigen Kante des Lagers korrelieren dennoch mit den Schadensbildern aus der Literatur [8]. Die minimale Schmierfilmhöhe des mittleren und vorderen Lagers bleibt während der Lasteinleitung nahezu unverändert. Hieraus wird geschlossen, dass der hydrodynamische Schmierungszustand in den beiden Lagern durch den kurzzeitigen Druckanstieg und die Oszillation des Drucks nicht beeinträchtigt wird. Weitere Einflüsse wie eine höhere Öltemperatur oder eine sehr geringe Drehzahl können sich negativ auf die Schmierfilmhöhe auswirken, wodurch vor allem im hinteren Lager der hydrodynamische Schmierungszustand weiter beeinträchtigt wird. Die Untersuchungen des Einflusses von Lastdauer und Lasthöhe bestätigen zusammenfassend die Informationen aus der Literatur, dass das am Propeller verortete Stevenrohrlager das kritischste Gleitlager hinsichtlich Schädigung in Antriebssträngen von Schiffen ist [22, 36, 37]. Im Vergleich mit dem mittleren und vorderen Lager tritt am hinteren Stevenrohrlager ein bis zu dreifach höherer Druck auf und die Schmierfilmhöhe fällt auf unter ein Zehntel der Schmierfilmhöhe im statischen Zustand ab. Das hintere Lager wird bei einer Kombination von großer Lasthöhe und einer großen Lastdauer mit einem vergleichsweise hohen Druck von bis zu 6 MPa beansprucht. Aus Datenblättern des Werkstoffs Weißmetall WM 5 folgt eine Quetschgrenze von 23 MPa und eine maximal zulässige Flächenpressung hinsichtlich plastischer Deformation von 11,5 MPa bei schwellender Belastung [25, 38], womit der vorliegende maximale Druck von 6 MPa nicht die maximal zulässige Flächenpressung überschreitet. Hierbei ist anzumerken, dass die untersuchte Lastdauer und Lasthöhe aus Lastfällen mittelhoher Eislasten abgeleitet wurden und keine extreme Eislast darstellen, die in einigen Fällen auf das Dreifache der in dieser Arbeit angenommenen maximalen Last ansteigen können [28, 29]. Die beobachteten Effekte der schwingenden Druckbelastung bei kurzer Lastdauer und der stark absinkenden Schmierfilmhöhe bei langer Lastdauer sind relevant für künftige Lebensdauerberechnungen der Antriebsstranglager. Die schwingende Druckbelastung führt zu einer schwellenden Beanspruchung des Lagerwerkstoffs und nimmt Einfluss auf die Ermüdungslebensdauer. Die sinkende Schmierfilmhöhe nimmt einen Einfluss auf die Verschleißlebensdauer, da sie zu einer Beeinträchtigung des hydrodynamischen Schmierungszustands führen kann. Zusammenfassung und Ausblick Ein MKS-EHD-Simulationsmodell eines Schiffantriebsstrangs wurde aufgebaut, um den Einfluss von Eislasten, die aus Propeller- Eis-Kollisionen resultieren, auf die Kontaktzustände in den Antriebsstranglagern von Schiffen zu erfassen. Eine Sensitivitätsanalyse hat zunächst gezeigt, dass die Lasteigenschaften „Orientierungen der Lasten“, „Lastdauer“ und der Betriebsparameter „Öltemperatur“ den maßgeblichen Einfluss auf die Kontaktzustände nehmen. Der hohe Einfluss der Lastorientie- Aus Wissenschaft und Forschung 15 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0013 Minimale Schmierfilmhöhen aller Lager bei größter Belastung 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Min. Schmierfilmhöhe in μm 0 100 200 300 400 500 600 Wellenrotationswinkell in ° Vorderes Lager 150 kN 25 ms Mittleres Lager 150 kN 25 ms Hinteres Lager 150 kN 225 ms Bild 10: Verlauf der minimalen Schmierfilmhöhe im vorderen Lager, im mittleren Lager und im hinteren Lager jeweils zu dem Lastfall, bei dem der höchste Druck im Lager auftritt Literatur [1] D. J. Enzenbacher, „Tourists in Antarctica: numbers and trends“, Polar Record, Jg. 28, Nr. 164, S. 17-22, 1992, doi: 10.1017/ S0032247400020210. 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Eine lange Lastdauer (225 ms) hingegen führt im hinteren Stevenrohrlager zu einer Reduzierung der Schmierfilmhöhe auf unter 10 % (12 µm) der im statischen Lastfall vorliegenden Schmierfilmhöhe (230 µm). Die schwingende Druckbelastung im vorderen und mittleren Stevenrohrlager wird auf eine Anregung der Eigenfrequenz der Stevenrohrwelle zurückgeführt. Die starke Reduzierung des Schmierfilms im hinteren (propellerseitigen) Stevenrohrlager wird auf eine nachlassende Squeeze-Film- Dämpfung zurückgeführt. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass für künftige Verschleiß- und Ermüdungslebensdauerberechnungen von Schiffsantriebsstranglagern unter Eis-Belastungen die Einflüsse der Lasteigenschaften „Lastdauer“, „Lasthöhe“, und „Lastorientierungen“ berücksichtigt werden müssen. Weiterhin muss der Einfluss des Betriebsparameters „Öltemperatur“ berücksichtigt werden. Mit dem in der Arbeit aufgebauten EHD-MKS-Simulationsmodell wurde eine Basis für die künftige Lebensdauerberechnung von Schiffantriebsstranglagern geschaffen. Das Modell lässt eine Erfassung des Einflusses von Eisinduzierten Propellerlasten auf die Kontaktzustände in den Antriebsstranglagern zu. Künftig wird angestrebt, dem Simulationsmodell simulativ ermittelte und experimentell validierte Eislasten aufzuprägen und Modelle für die Verschleiß- und Ermüdungslebensdauerberechnung der Antriebsstranglager zu implementieren. Danksagung Die Arbeit entstand im Rahmen des Verbundprojekts HealthProp innerhalb des Teilprojekts BLLM (engl. “Bearing load and lifetime modelling - BLLM”), welches durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie und MarTERA finanziert wird. [16] M. Prölß, Berechnung langsam laufender und hoch belasteter Gleitlager in Planetengetrieben unter Mischreibung, Verschleiß und Deformationen. Clausthal-Zellerfeld: Technische Universität Clausthal, 2020. [17] C. 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Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0014 Nachhaltige Schmierstoff-Additive auf Basis von Mikroalgen in der Umformung und Zerspanung Teil 1 Thomas Koch, Ralf Gläbe, Dominik Wenzel, Antje Siol, Jan Köser, Jorg Thoeming, Shannon Mesing, Roland Larek, Antonio Gavalás-Olea, Imke Lang* Mikroalgen bieten eine sehr gute Basis zur Nutzung als nachhaltige Rohstoffquelle für technische Anwendungen, da sich aus Ihnen eine Vielzahl geeigneter chemischer Verbindungen gewinnen lassen. In dem Forschungsvorhaben ALBINA (Algenbasiert - biologisch - nachwachsend) sind Bestandteile von Mikroalgen aufbereitet worden, um sie als Additive für Schmierstoffanwendungen zu testen. Die Ergebnisse der technischen Prüfung in der Zerspanung und Umformung zeigen ein großes Potential der Algenextrakte hinsichtlich ihres Einsatzes als EP/ AW Additive. Bei dem Einsatz der Extrakte als Leistungsadditiv in der Metallzerspanung wird unter den gegebenen Prozessparametern eine Werkzeugstandzeit erzielt, die der konventioneller Leistungsadditive entspricht. In der Metallumformung sind durch den Einsatz von Algenextrakten positive Ergebnisse in den Verfahren Ringstauchen und Tiefziehen erzielt worden. In Teil 1 der Veröffentlichung sind die technischen Parameter und chemischen Analysen aus den Untersuchungen beschrieben, in Teil 2 sind die erzielten Ergebnisse der technischen Prüfungen im Fokus. Schlüsselwörter Mikroalgen, Additive, Strukturanaloga, Extrazelluläre Polymere Substanz (EPS), HSC-Fräsen, Ringstauchen, Tiefziehen Micro-algae based additives for sustainable lubricants in metal forming and machining Microalgae offer a very good basis for use as a sustainable source of raw materials for technical applications, since a large number of suitable chemical compounds can be obtained from them. In the research project ALBINA (German acronym for: Algae-based - Biological - Renewable), components of microalgae have been processed in order to test them as additives for lubricant applications. The obtained results of the technical tests in machining and forming show a great potential of the algae extracts with regard to their use as EP/ AW additives. Under the premise of certain process parameters, in metal cutting it is possible to achieve an equivalent tool life time compared to conventional additives, when algae substances are used. In metal forming, positive results have been obtained by using algae extracts in the ring compression test and deep drawing process. Part 1 of the publication describes the technical parameters and chemical analyses from the investigations, while Part 2 focuses on the results obtained from the technical tests. Keywords microalgae, additives, structural analogues, extracellular polymeric substance (EPS), HSC-milling, ring compression test, deep drawing Kurzfassung Abstract * Dr.rer.nat. Thomas Koch 1 Prof. Dr.-Ing. Ralf Gläbe 1 B.Eng. Dominik Wenzel 1 Dr.rer.nat. Antje Siol 2 Dr.rer.nat. Jan Köser 2 Prof. Dr.-Ing. Jorg Thoeming 2 M.Eng. Shannon Mesing 3 Prof. Dr.-Ing. Roland Larek 3 Dr.rer.nat. Antonio Gavalás-Olea 4 Prof. Dr.rer.nat. Imke Lang 4 1 Hochschule Bremen, Fakultät 5 Natur und Technik, Neustadtswall 30, 28199 Bremen 2 Universität Bremen, Chemische Verfahrenstechnik, Leobener Str. 6, 28359 Bremen 3 Hochschule Wismar, Maschinenbau/ Verfahrens- und Umwelttechnik, Phillip-Müller-Str. 14, 23966 Wismar 4 Hochschule Bremerhaven, Algenbiotechnologie, An der Karlstadt 8, 27568 Bremerhaven Einleitung / Ausgangslage Die grundlegende Funktion eines Schmierstoffs besteht darin, die Reibung zwischen zwei sich relativ zueinander bewegenden Teilen zu verringern. Diese Funktion soll unter den jeweils gegebenen Betriebsbedingungen wie bspw. Druck, Geschwindigkeit, Last und Temperatur gegeben sein. In der Zerspanung und Umformung von Metallen werden darüber hinaus weitere Anforderungen an Schmierstoffe gestellt, dazu zählen bspw. eine Leistungsverbesserung in der Bearbeitung sowie Verschleiß- und Korrosionsschutz. Durch den Zusatz von spezifischen Additiven zu dem Schmierstoff können die geforderten Eigenschaften verbessert, eingestellt und gewährleistet werden. Die Auswahl der Additive richtet sich nach den Erfordernissen der jeweiligen Anwendung. Additive müssen leicht löslich oder dispergierbar in der Basisflüssigkeit sein, um die geforderten Eigenschaften zu erzielen. Die Wirkung der Additive erfolgt über physikalische und chemische Mechanismen in dem Schmierstoff, seinen angrenzenden Oberflächen und mit dem Werkstoff (s. Bild 1) [1, 2]. Additive zur Leistungssteigerung (EP, Extreme Pressure) und zum Verschleißschutz (AW, Anti Wear) gehen in den Prozessen der Metallzerspanung und -umformung eine elektrochemische Wechselwirkung mit der zu bearbeitenden Metalloberfläche und dem Werkzeug ein, um die erwünschten technologischen Eigenschaften (Zerspan- und Umformleistung, Vermeidung von Verschweißungen) zu gewährleisten. Dabei bestimmen die chemisch-strukturellen Charakteristika der Schmierstoff- Additive und die Zusammensetzung des bearbeiteten Werkstoffs (Basismetall, Legierungsbestandteile und Oxidstruktur der Metalloberfläche) die Art und Stärke der Wechselwirkung zwischen dem Additivmolekül und der Metalloberfläche [1, 3, 4, 5]. Schmierstoffe: Nachhaltigkeit, Bedarfe, Nutzen Schmierstoffe leisten einen Beitrag zu einem sparsamen Umgang mit energetischen Ressourcen und damit zur Nachhaltigkeit. Verbesserte tribologische Eigenschaften wirken sich direkt auf den Prozess und seine Energiebilanz aus und sorgen für eine Energieeinsparung. Die Aufgabe des Verschleißschutzes durch Schmierstoffe verlängert die Lebensdauer von Anlagen, leistet damit einen Beitrag zu deren nachhaltiger Nutzung und bewirkt eine Ressourcenschonung [6, 7]. Aktuell ist die Nachhaltigkeit von Prozessen und Prozessstoffen zu einer treibenden Kraft der industriellen Fertigung geworden. Energie- und Ressourceneinsparung sowie die Verringerung von Emissionen sind zentrale Themen, ebenso wie die Abkehr von der starken Abhängigkeit von mineralölbasierten, nicht nachhaltigen Rohstoffen. Die Suche und Entwicklung von alternativen Rohstoffquellen und chemischen Substanzen auf nachwachsender Basis hat eine große Relevanz bekommen, um Stoffe und Chemikalien fossilen Ursprungs ersetzen zu können. Biomasse ist eine erneuerbare Rohstoffquelle, aus der neben Energie auch eine breite Palette wertvoller organischer Produkte für technische Anwendungen gewonnen werden kann. Sie stellt somit eine wesentliche Alternative dar, die mineralölbasierten Stoffe zu ersetzen [8, 9]. Im Jahr 2015 wurden weltweit ca. 35,6 Mio. Tonnen Schmierstoffe verbraucht, davon entfielen etwa 9,3 Mio. Tonnen auf Industrieschmierstoffe. Über 90 % der Schmierstoffproduktion ist mineralölbasiert und damit nicht nachhaltig. Für Deutschland beziffert das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle die Inlandsablieferung für Schmierstoffe im Jahr 2017 mit 1,03 Mio. Aus Wissenschaft und Forschung 19 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0014 Bild 1: Wirkorte und -mechanismen für ausgewählte Additivgruppen (nach [2]) sen sind die derzeit auf dem Markt befindlichen biobasierten Formulierungen nur teilweise biobasiert, da sie mineralölbasierte Additive enthalten. Biresaw et al. führten Untersuchungen an Poly-Dialkyl Phosphonate auf Basis von Methyl Linolsäure in Poly-alpha-Olefin (PAO-6) und High-Oleic-Sonnenblumenöl als Basisöl durch. Die physikalisch-chemischen und tribologischen Bewertungen zeigten Viskositätsindizes und Reibungskoeffizienten auf dem Niveau des konventionellen Additivs Zink-Dialkyl-Dithiophosphat (ZDDP). Die Poly- Dialkyl Phosphonate auf Basis von Methyl Linolsäure stellen nach ihrer Aussage eine Alternative zu ZDDP dar [15]. Murmu et al. synthetisieren aus 4-Hydroxybenzaldehyd Schiff´sche Basen Derivate von Chitosan (SBC) und prüfen deren tribologisches Verhalten in einem paraffinischen Basisöl im Vier-Kugel-Apparat. Ihre Ergebnisse zeigen, dass SBC in einem optimalen Konzentrationsbereich einen positiven Effekt auf den Verschleiß und die Oberflächenrauheit verglichen zu dem Basisöl erzeugt. Mittels EDX-Analysen und Molecular Dynamics Simulation bestätigen sie ihre Theorie, dass die elektronendichten Stellen von SBC an der Wechselwirkung mit dem Metalloberflächenatom teilnehmen, wodurch die Bildung eines organischen Tribofilms erleichtert wird [16]. Die zitierten Quellen belegen, das nachwachsende Rohstoffe das Potential besitzen, die bisher eingesetzten mineralölbasierten Öle und Additive in Schmierstoffanwendungen zu ersetzen. Im Rahmen des hier vorgestellten Forschungsvorhabens ALBINA soll ein Beitrag zu Aus Wissenschaft und Forschung 20 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0014 Tonnen, der Anteil der Metallbearbeitungsöle incl. technischer Weißöle beträgt ~ 95.900 Tonnen. Für Bioschmierstoffe kam im selben Jahr in Deutschland eine Menge von 47.500 Tonnen zum Einsatz. Davon entfielen 2 % auf die Metallbearbeitungsöle, also weniger als 1.000 Tonnen. Als Rohstoffquellen der 2017 verbrauchten Bioschmierstoffe in Deutschland waren Pflanzenöle mit 70 % dominierend. Tierische Fette stellten 20 %, für die verbleibenden 10 % werden keine Angaben gemacht [6, 10, 11]. Pflanzliche Öle und ihre Derivate weisen in Bioschmierstoffen hervorragende physikochemische Eigenschaften auf, wie einen hohen Viskositätsindex und Flammpunkt und eine gute Scherfestigkeit. Sie sind biologisch gut abbaubar, so dass diese Verbindungen als erneuerbar und nachhaltig angesehen werden können [8]. In der aktuellen Literatur sind viele Untersuchungen zu dem Ersatz des Mineralölanteils in Schmierstoffen durch nachwachsende Rohstoffe dokumentiert, beispielhaft sind [8, 9, 12-14] genannt. In diesen Quellen sind die Eignung und Eigenschaften von Ölen verschiedener landgebundener Pflanzen (z.B. Baumwollsamen, Soja, Jatropha) in natürlicher oder bearbeiteter Form (z.B. Epoxide der Öle) als Basisöl in Schmierstoffen beschrieben. Forschungs- und Entwicklungsansätze zu Schmierstoffadditiven auf Basis nachwachsender Rohstoffe sind selten. Nach Biresaw et al. [15] sind die in den derzeitigen kommerziellen biobasierten Schmierstoffformulierungen verwendeten Additive fast ausschließlich mineralölbasiert, da es nur wenige kommerzielle biobasierte Additive auf dem Schmierstoffmarkt gibt. Infolgedes- Bild 2: Beispiele für potentielle Produkte die auf der Kultivierung und Ernte von Mikroalgen basieren (nach [20, 24]) der Entwicklung neuer alternativer Rohstoffquellen geleistet werden. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Substitution von Leistungsadditiven (EP- und AW- Additive) in Schmierstoffen für die Metallbearbeitung durch Substanzen aus Mikroalgen. Im Fokus stehen die von den Mikroalgen produzierten sulfatierten Polysaccharide und Proteine als alternative Leistungsträger für die gängigen EP- und AW-Additive in der Zerspanung und Metallumformung. Beide Substanzklassen weisen eine partiell hohe Ladungsdichte, und damit ein hohes Potential für eine Wechselwirkung mit der Metalloberfläche auf [17, 18]. Die Kultivierung von Mikroalgen bietet sehr gute Möglichkeiten, Algen und ihre Inhaltsstoffe als regenerative Rohstoffquelle zu nutzen. Für ihre Kultivierung werden keine landwirtschaftlichen Flächen benötigt, damit treten sie nicht in Konkurrenz zu der Erzeugung von Lebensmitteln oder Energiepflanzen. Im Vergleich zu Landpflanzen lassen sich höhere Wachstumsraten und Flächenerträge erzielen. Die Produktion von kommerziell nutzbarer Biomasse aus Mikroalgen ist für die Lebensmitteltechnologie (Pigmente, Lipide) und in der Biotreibstoffbranche erforscht und etabliert. Die potentiellen Verwertungsmöglichkeiten von Mikroalgen sind in Bild 2 zusammengefasst [19-24]. Technische Prüfung der Algenextrakte als Leistungsträger in der Zerspanung Etablierung eines geeigneten Zerspanprozesses zur Bewertung der Additive Alle im Folgenden beschriebenen Zerspanversuche erfolgten auf einer 5-Achs Hochgeschwindigkeitsfräsmaschine Röders RXP 601 DS der Firma Röders GmbH, Soltau. Als Werkzeug diente ein zweischneidiger Modularfräser, ausgestattet mit unbeschichteten, runden Wendeschneidplatten RDHT10T3M0-8-E04 H25 der Fa. Seco Tools GmbH, Erkrath. Mit dem sensorischen Werkzeughalter Spike HSK50E_ PG25_L100_C der Firma pro-micron GmbH, Kaufbeuren, sind das resultierende Biegemoment M aus den Einzelkomponenten M x und M y , die Torsion T und die Zug- / Druckkraft F während der Bearbeitung aufgezeichnet und im Nachgang ausgewertet worden. Die Verschleißmessung am Werkzeug erfolgte über das in der Fräsmaschine integrierten Laser-Werkzeugmesssystem LTS35.60-40 der Firma m&h Inprocess Messtechnik GmbH, Waldburg. Mit dem Messsystem ist eine automatische Längenkorrektur, Durchmesser- und Konturvermessung, Verschleißüberwachung und Bruchkontrolle der Fräswerkzeuge möglich. Die Genauigkeit liegt bei ± 1,0 µm. Die ermittelten Messwerte stellen den Schneidkantenversatz dar. Der Schneidkantenversatz wird über den 50°-Bogen der runden Wendeschneidplatte aufintegriert. Aus den Messwerten wurde der Flächenverschleiß an der Werkzeugschneide berechnet. Die so berechnete Fläche dient als Kennwert für den Verschleiß. In Bild 3 ist der Arbeitsraum der Werkzeugmaschine und die Segmentierung des Messbereichs zur Verschleißüberwachung der verwendeten Wendeschneidplatten wiedergegeben. Für die Fräsbearbeitung im Technikumsmaßstab kamen die Werkstoffe - Vergütungsstahl 42CrMo4 (1.7225; Zusammensetzung in [%]: C = 0,38-0,45; Si = 0,4; Mn = 0,6-0,9; Cr = 0,9-1,2; Mo = 0,15-0,3), - Titan Grade 5, TiAl6V4 (3.7164; Zusammensetzung in [%]: Al = 5,5-6,75; V = 3,5-4,5; Fe = ≤ 0,3; O = ≤ 0,2) zum Einsatz. Mit den Werkstoffen ist ein Eisenwerkstoff für Anwendungen die eine hohe Zähigkeit erfordern ausgewählt. Die Titanlegierung TiAl6V4 ist die am häu- Aus Wissenschaft und Forschung 21 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0014 Bild 3: Arbeitsraum der 5-Achs Hochgeschwindigkeitsfräsmaschine Röders RXP 601 DS (links) und Draufsicht auf eine Wendeschneidplatte mit Segmentierung der 5°-Messbereiche, an denen die Verschleißmessung durch das Laser-Werkzeugmesssystem der Werkzeugmaschine erfolgt (rechts) vorgelöst, 15 Minuten quellen gelassen und anschließend mit einem Homogenisator CAT X1740 bei 17.000 min -1 für 2 Minuten homogenisiert. Nach 2 Minuten Ruhezeit erfolgte ein weiterer Homogenisierungsschritt bei 17.000 min -1 für 2 Minuten. Die Konzentration der verwendeten KSS Emulsion war in allen Ansätzen auf 5 % eingestellt, die der Referenzsubstanzen und Algenextrakte 0,05 % in der Einsatzmischung. Die Konzentration von 0,05 % Algenextrakt in der eingesetzten Emulsion hat sich in den Versuchen der Verfahrensbestimmung als geeignet herausgestellt. Dies entspricht eine Konzentration von 1 % im KSS-Konzentrat. Technische Prüfung der Algenextrakte als Leistungsträger in der Umformung Schmierstoffprüfversuche für umformtechnische Anwendungen Ein Schmierstoffprüfversuch dient dem Zweck, die Leistungsfähigkeit eines Stoffs in Bezug auf bestimmte umformtechnische Anforderungen zu untersuchen. In der umformtechnischen Anwendung wird das Werkstück im Kontakt mit den und durch die Werkzeugaktivelemente plastisch verformt. Wenn der überwiegende Teil der Umformkraft für die Überwindung der Reibung in einem Prozess aufgewendet werden muss, dann zeigt sich der Einfluss der Schmierstoffadditive in größerem Umfang. Die Aufgabe eines Umformöls ist es also, die Reibung in dem Wirkspalt zwischen Werkstück und Werkzeug soweit wie möglich zu verringern und gleichzeitig Kaltverschweißungen zwischen den Oberflächen zu verhin- Aus Wissenschaft und Forschung 22 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0014 figsten verwendete Titanlegierung und findet in der Luft- und Raumfahrt sowie der Medizintechnik Anwendung. In Tabelle 1 sind die Werkstoff- und Prozessdaten der HSC-Fräsversuche dokumentiert. Eingesetzte Kühlschmierstoffe und Additive in der Zerspanung Als Basisflüssigkeit für die im Folgenden dargestellten Zerspanuntersuchungen wurde ein mineralölfreies Kühlschmierstoffkonzentrat eingesetzt. Der Kühlschmierstoff (KSS) war ohne Leistungsadditive formuliert um die Wirkung der Algenextrakte im Zerspanprozess nicht zu überdecken. Als Referenzsubstanzen sind die folgenden Stoffe jeweils in einer Konzentration von 0,05 % in die KSS-Emulsion einformuliert worden: - iota-Carrageen (CAS 9062-07-1), ein sulfatiertes Polysaccharid, als Referenz für Polysaccharide - Gelita Novotec CL800 (CAS 68410-45-7), ein Gelatine Hydrolysat als Referenz für Proteine, - TPS20 und TPS32 (CAS 68425-15-0), ein Tertiäres- Dodecyl-Polysulfid, als Referenz für kommerzielle Schwefelträger und - RC 2526, ein geschwefelter, pflanzlicher Fettsäureester, als Referenz für kommerzielle Schwefelträger. Als Algenextrakte kamen sowohl aufgearbeitete Lyophilisate von Mikroalgen als auch Extrakte der extrazellulären polymeren Substanz (EPS) der Algenkulturen zum Einsatz. Die Aufarbeitungsansätze dienten der Freisetzung der Zielsubstanzen Polysaccharide und Proteine aus dem Zellmaterial bzw. der EPS. Die Proteinbestimmung der Extrakte erfolgte nach [25], die der Saccharidanteile nach [26], die der Lipide nach [27]. Für einige der Polysaccharide konnten sulfatierte Saccharide und Oxime als monomerer Bestandteil nachgewiesen werden. In der Proteinfraktion war u.a. Hydroxyprolin als Aminosäure vertreten. Die Lyophilisate stammten von den kommerziell erhältlichen Mikroalgenspezies Nannochloropsis salina und Porphyridium purpureum und der im Labor kultivierten Gattung Cyanothece sp. Das Algenextrakt wurde in allen Ansätzen erst in Wasser gelöst und anschließend mit KSS Konzentrat zu der Einsatzmischung emulgiert. Die Extraktion und Aufbereitung der EPS erfolgte über ein iso-Propanol-Präzipitat nach [28]. In einem weiteren Ansatz wurden 2,5 Gramm lyophilisiertes Algenextrakt in 5 Liter warmen Wasser Prozess HSC-Stirnfräsen Ti HSC-Stirnfräsen Werkstoff 42CrMo4 TiAl6V4 Härte HRC 40 ± 2 33 ± 2 Zugfestigkeit [N/ mm²] ~ 1.200 > 895 Durchmesser WKZ [mm] 20 / eff. 16 20 / eff. 16 Schneidenanzahl 2 2 Durchmesser WSP [mm] 10 10 Schneidstoff Vollhartmetall Vollhartmetall Korngröße [μm] < 1 < 1 Kobalt Anteil [%] ~ 5 ~ 5 Substrathärte [HV10] 1.750 1.750 Spanwinkel [°] 20 20 Beschichtung ohne ohne Drehzahl n [1/ min] 8.952 7.958 Schnittgeschw. v c [m/ min] 450 400 Vorschub/ Zahn f z [mm/ z] 0,025 0,025 Vorschubgeschw. v f [mm/ min] 448 398 Schnitttiefe a p [mm] 1 1 Eingriffbreite a e [mm] 6 6 KSS Konzentration [%] 5 5 Additiv Konzentration [%] 0,05 0,05 Tabelle 1: Werkstoff- und Prozessdaten der HSC-Fräsversuche dern. Für die Bewertung der Algenextrakte als Leistungsadditive in Umformschmierstoffen wurden der Ringstauchversuch nach Burgdorf und das Tiefziehen von Näpfen herangezogen. Das Ringstauchen ist aufgrund der hohen erzielbaren Flächenpressung ein geeignetes Schmierstoffprüfverfahren (siehe Bild 4) [29, 30, 31]. Das Tiefziehen von Näpfen erfolgte als Technikumsbzw. Schmierstoffprüfversuche mit stärkerem Bezug zu realen Fertigungsprozessen. Ringstauchversuch nach Burgdorf Beim Ringstauchversuch nach Burgdorf wird ein ringförmiges Werkstück aus Al 99,5 mit einem Außendurchmesser D 0 von 20 mm, einem Innendurchmesser d 0 von 10 mm und einer Höhe h 0 von 6,6 mm auf eine Höhe h 1 von 3,3 mm gestaucht (Bild 5). Die Ringprobe wird vor dem Stauchvorgang durch Eintauchen in das entsprechende Schmieröl benetzt (Bild 6). Die Geometrie des entstehenden Rings Aus Wissenschaft und Forschung 23 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0014 Bild 4: Vergleich der relativen Flächenpressung in Umformprozessen und Modellversuchen (unten) nach [31] Bild 5: Ringproben aus Al 99,5 - links als Rohteil, rechts gestaucht Bild 6: In Öl getauchte Ringprobe vor dem Stauchen Bild 7: Geometrieänderung des Werkstoffs beim Ringstauchen schiedenen Schmierstoffen in Bezug auf Wanddicke und Stempelkraft signifikant (Bild 8). Eingesetzte Schmierstoffe und Additive in der Umformung Für die Metallumformung sind die folgenden Öle auf ihre Eignung, die Algenextrakte zu lösen, getestet worden: • GTL-Öl (CAS 848301-69-9), • paraffinisches Mineralöl, lösemittelentwachst (CAS 64742-56-9), • hydriertes naphthenisches Mineralöl, hydriert (CAS 64742-52-5), • synthetisches Öl, auf Basis von Fettsäureester (keine Angaben im SDS zu Inhaltsstoffen) und, • Rapsöl (CAS 120962-03-0). Aus Wissenschaft und Forschung 24 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0014 gibt Aufschluss über die Reibverhältnisse am Werkzeug während der Umformung. Bei geringer Reibung prägt sich der Innendurchmesser d 1 des gestauchten Rings größer aus, der Fließscheidenradius r s verkleinert sich (s. Bild 7) [30, 31]. Auch der Außendurchmesser D 1 wird aufgrund der Volumenkonstanz bei besserer Schmierung größer ausgeformt. Zusammen mit der Messung der maximalen Presskraft bei der Umformung ergeben sich für die Betrachtung von verschiedenen Schmierstoffvariationen drei Kennwerte, anhand derer die Leistungsfähigkeit der Schmierstoffe verglichen werden kann. Tiefziehen von Näpfen In den Tiefziehversuchen wurde eine Ronde aus Blech mit einem Durchmesser D = 76 mm, einer Stärke von 0,5 mm zu einem Napf mit einer Höhe h von 20 mm, Außendurchmesser d a = 41,5 mm und Innendurchmesser d i = 40,6 mm gezogen. Indem der Stempel das Blech in die Matrize hineinzieht und der Niederhalter den Flansch des Napfes zurückhält, wird ein Napf mit möglichst gleichmäßiger Wandstärke ausgeformt. Die Wandstärke und die maximale Stempelkraft werden erfasst, um Unterschiede bzgl. der Schmierstoffadditive aufzuzeigen. Der Versuch wird vorrangig mit dem gut umformbaren Werkstoff AlMg3 durchgeführt. Bei Verwendung dieses Werkstoffs treten zwar bei weniger leistungsstarken Schmierstoffen keine deutlich sichtbaren Bodenreißer auf, wie es bei der Verwendung von Al99,5 % der Fall ist, allerdings sind die Unterschiede zwischen den ver- Bild 9: Öllöslicher Anteil des N. salina-Extrakt in der Basisölmischung für die Metallumformung. Etwa 10 % des eingewogenen Anteils Algenextrakt liegen im Öl gelöst vor. B = Rapsöl, E10 = Fettalkoholethoxylat 10 %, P5 = Sojalecithin 5 %, N = N. salina, Zahl = Einwaage in g/ L, Q = Wärmebehandlung der Mischung 60 Min bei 65 °C Bild 8: Im Tiefziehprozess komplett ausgeformte Näpfe In allen Fällen war eine ausreichende Löslichkeit der Algenextrakte nur durch die Zugabe von Lösevermittlern bzw. Emulgatoren gegeben. Als Lösungsvermittler / Emulgatoren wurden folgende Substanzen getestet: - C16/ C18 Fettalkoholethoxylate mit 2 bzw. 5 Ethoxyleneinheiten (EO) (CAS 68920-66-1), - Polysorbat Tween 80 (CAS 9005-65-6), - kommerzielles Emulgatorpackage (keine Angaben im SDS zu Inhaltsstoffen) und, - Sojalecithin (CAS 8030-76-0). Als am besten geeignete Mischung für ein Basisöl stellte sich die Kombination von Rapsöl mit 10 % C16/ C18 Fettalkoholethoxylat mit 2 EO und 5 % Sojalecithin heraus. Mit dieser Basis sind Mischungsverhältnisse mit bis zu 8 % Algenextrakt im Öl (w/ v) realisierbar. Die im Folgenden beschriebenen Versuche zur Umformung sind mit dem Extrakt der Alge N. salina in dieser Basismischung durchgeführt. Das eingesetzte Algenmaterial war vor der Lösung im Öl gefriergetrocknet und gemörsert. Das pulverförmige Algenmaterial wurde eingewogen, mit dem Basisöl gemischt und 10 mal 1 Minute mit einem Stabmixer (Bosch, MaxoMixx, 800 W) gemischt. Eine Prüfung der Absorptionsspektren im Photometer im Wellenlängenbereich von 350 - 800 nm ergab, dass ca. 10 % der eingewogenen Menge Algenextrakt gelöst im Öl vorlagen (s. Bild 9). In Tabelle 2 ist die Zusammensetzung der getesteten Ölmischungen wiedergegeben. Die Ergebnisse der technischen Leistungsprüfung der Algenextrakte in der Zerspanung und Umformung sind im Teil 2 der Veröffentlichung beschrieben. Danksagung Die Mitglieder des Forschungsvorhabens ALBINA danken der Fachagentur nachwachsende Rohstoffe (FNR) sowie dem Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL), das dieses Vorhaben durch einen Beschluss des deutschen Bundestages fördert. Literatur [1] Czichos, H., Habig, K.-H.: Tribologie-Handbuch, Springer Vieweg, Wiesbaden, 4. Auflage, 2015. [2] Minami I. Molecular Science of Lubricant Additives. Applied Sciences 7 (5) : 445 2017. https: / / doi.org/ 10.3390/ app7050445 [3] Möller, U.J.; Nasser, J.: Schmierstoffe im Betrieb. Springer Verlag Berlin Heidelberg 2. Auflage, 2002. [4] Srivastava, S.P.: Developments in Lubricant Technology. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2014. [5] Torbacke, M.; Rudolphi, A. K.; Kassfeldt, E.: Lubricants Introduction to Properties and Performance, John Wiley & Sons Ltd., 2014. [6] Mang, T., Dresel, W.: Lubricants and Lubrication. Wiley- VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2017. 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Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0014 Tabelle 2: Zusammensetzung der in der Umformung eingesetzten Ölmischungen Rapsöl [%] Fettalkoholethoxylat 2 EO [%] Sojalecithin [%] Algenextrakt Nannochloropsis [%] B B E10 P5 B E10 P5 N40 B E10 P5 N40Q B E10 P5 N80 85 81 81 77 10 10 10 10 5 5 5 5 ./ . 4 4 8 [23] Roux, J.M.; Lamotte, H.; Achard, J.-L.: An Overview of Microalgae Lipid Extraction in a Biorefinery Framework. Energy Procedia, 112, S. 680-688, 2017. https: / / doi.org/ 10.1016/ j.egypro.2017.03.1137 [24] Harun, R.; Singh, M.; Forde, G.M.; Danquah, M.K.: Bioprocess engineering of microalgae to produce a variety of consumer products. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14, S. 1037-1047, 2010. https: / / doi.org/ 10.1016/ j.rser.2009.11.004 [25] Lowry, O.H.; Rosebrough, N.J.; Farr, A.L.; Randall, R.J.: Protein Measurement with Folin Phenol Reagent. J. Biol. Chem. 193, S. 265-275 1951. [26] Zavřel, T.; Očenášová, P.; Sinetova, M. 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Jahrgang · 3/ 2022 Gesundheit \ Romanistik \ Theologie \ Kulturwissenschaften \ Soziologie \ Theaterwissenschaft \ Geschichte \ Spracherwerb \ Philosophie \ Medien- und Kommunikationswiss chaft \ Linguistik \ Literaturgeschichte \ Anglistik \ Bauwesen \ Fremdsprachendidaktik \ DaF \ Germanistik \ Literaturwissenschaft \ Rechtswissenschaft \ Historische Sprachwiss chaft \ Slawistik \ Skandinavistik \ BWL \ Wirtschaft \ Tourismus \ VWL \ Maschinenbau \ Politikwissenschaft \ Elektrotechnik \ Mathematik & Statistik \ Management \ Altphilolo Sport \ Gesundheit \ Romanistik \ Theologie \ Kulturwissenschaften \ Soziologie \ Theaterwissenschaft \ Geschichte \ Spracherwerb \ Philosophie \ Medien- und Kommunikatio issenschaft \ Linguistik \ Literaturgeschichte \ Anglistik \ Bauwesen \ Fremdsprachendidaktik \ DaF \ Germanistik \ Literaturwissenschaft \ Rechtswissenschaft \ Historische Spra issenschaft \ Slawistik \ Skandinavistik \ BWL \ Wirtschaft \ Tourismus \ VWL \ Maschinenbau \ Politikwissenschaft \ Elektrotechnik \ Mathematik & Statistik \ Management \ hilologie \ Sport \ Gesundheit \ Romanistik \ Theologie \ Kulturwissenschaften \ Soziologie \ Theaterwissenschaft \ Linguistik \ Literaturgeschichte \ Anglistik \ Bauwese remdsprachendidaktik \ DaF \ Germanistik \ Literaturwissenschaft \ Rechtswissenschaft \ Historische Sprachwissenschaft \ Slawistik \ Skandinavistik \ BWL \ Wirtschaft \ Touris VWL \ Maschinenbau \ Politikwissenschaft \ Elektrotechnik \ Mathematik & Statistik \ Management \ Altphilologie \ Sport \ Gesundheit \ Romanistik \ Theologie \ Kulturwiss chaften \ Soziologie \ Theaterwissenschaft \ Geschichte \ Spracherwerb \ Philosophie \ Medien- und Kommunikationswissenschaft \ Linguistik \ Literaturgeschichte \ Anglisti auwesen \ Fremdsprachendidaktik \ DaF \ Germanistik \ Literaturwissenschaft \ Rechtswissenschaft \ Historische Sprachwissenschaft \ Slawistik \ Skandinavistik \ BWL \ Wirtsc BUCHTIPP Markus Grebe Tribometrie Anwendungsnahe tribologische Prüftechnik als Mittel zur erfolgreichen Produktentwicklung Tribologie - Schmierung, Reibung, Verschleiß 1. Auflage 2021, 252 Seiten €[D] 49,90 ISBN 978-3-8169-3521-6 eISBN 978-3-8169-8521-1 expert verlag - Ein Unternehmen der Narr Francke Attempto Verlag GmbH + Co. KG Dischingerweg 5 \ 72070 Tübingen \ Germany Tel. +49 (0)7071 97 97 0 \ Fax +49 (0)7071 97 97 11 \ info@narr.de \ www.narr.de Dieses Buch soll den interessierten Lesern aufzeigen, welche Potenziale in der anwendungsnahen tribologischen Prüftechnik (Tribometrie) stecken. Basierend auf der tribologischen Systemanalyse und der darauf aufbauenden Prüfstrategie können durch den Einsatz sinnvoller Laborprüfungen die Potenziale verschiedener Optimierungsansätze in einem sowohl zeitals auch kostentechnisch akzeptablen Rahmen gefunden werden. Im Buch wird der Unterschied zwischen einfacher Modellprüftechnik (z. B. Stift-/ Scheibe-Tests) und speziell geplanten Simulationsprüfungen auf Tribometern erläutert. Es wird aufgezeigt, wie ein anwendungsnaher Tribometerversuch und eine sinnvolle tribologische Prüfkette aufbauend auf der Systemanalyse entwickelt werden können und was dabei zu beachten ist. Dr. Markus Grebe ist seit mehr als 25 Jahren in der Tribologie tätig. Am Kompetenzzentrum Tribologie an der Hochschule Mannheim ist er als Laborbetriebsleiter und Leiter der industriellen Forschung für ein Team von 20 technischen und wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern sowie mehr als 50 Spezialprüfstände verantwortlich. Er ist Mitglied in zahlreichen DIN, ASTM und SAE-Arbeitskreisen. Sein fundiertes Fachwissen auf dem Gebiet der tribologischen Prüftechnik gibt er u. a. als Lehrgangsleiter im jährlichen Fachseminar „Tribometrie“ an der Technischen Akademie Esslingen weiter. Ergebnisse der Zerspanversuche mit Algenextrakt Die Auswertung des resultierenden Biegemoments M, der Torsion T und der Zug-/ Druckkraft F sind unter den gegebenen Prozessparametern in ihrer Aussagekraft nicht so eindeutig wie der ermittelte Werkzeugverschleiß. Daher sind als relevante Resultate der Untersuchungen in der Metallzerspanung im Folgenden die Ergebnisse des Werkzeugverschleiß in Form der verschlissenen Flächen an den Wendeschneidplatten der Fräswerkzeuge dargestellt (s. Teil 1). Aus Wissenschaft und Forschung 28 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0015 Nachhaltige Schmierstoff-Additive auf Basis von Mikroalgen in der Umformung und Zerspanung Teil 2 Thomas Koch, Ralf Gläbe, Dominik Wenzel, Shannon Mesing, Kenneth Wilke, Roland Larek* Mikroalgen bieten eine sehr gute Basis zur Nutzung als nachhaltige Rohstoffquelle für technische Anwendungen, da sich aus Ihnen eine Vielzahl geeigneter chemischer Verbindungen gewinnen lassen. In dem Forschungsvorhaben ALBINA (Algenbasiert - biologisch - nachwachsend) sind Bestandteile von Mikroalgen aufbereitet worden, um sie als Additive für Schmierstoffanwendungen zu testen. Die Ergebnisse der technischen Prüfung in der Zerspanung und Umformung zeigen ein großes Potential der Algenextrakte hinsichtlich ihres Einsatzes als EP/ AW Additive. Bei dem Einsatz der Extrakte als Leistungsadditiv in der Metallzerspanung wird unter den gegebenen Prozessparametern eine Werkzeugstandzeit erzielt, die der konventioneller Leistungsadditive entspricht. In der Metallumformung sind durch den Einsatz von Algenextrakten positive Ergebnisse in den Verfahren Ringstauchen und Tiefziehen erzielt worden. In Teil 1 der Veröffentlichung sind die technischen Parameter und chemischen Analysen aus den Untersuchungen beschrieben, im hier vorliegenden Teil 2 stehen die erzielten Ergebnisse der technischen Prüfungen im Fokus. Schlüsselwörter Mikroalgen, Additive, Strukturanaloga, Extrazelluläre Polymere Substanz (EPS), HSC-Fräsen, Ringstauchen, Tiefziehen Micro-algae based additives for sustainable lubricants in metal forming and machining Microalgae offer a very good basis for use as a sustainable source of raw materials for technical applications, since a large number of suitable chemical compounds can be obtained from them. In the research project ALBINA (German acronym for: Algae-based - Biological - Renewable), components of microalgae have been processed in order to test them as additives for lubricant applications. The obtained results of the technical tests in machining and forming show a great potential of the algae extracts regarding their use as EP/ AW additives. Under the premise of certain process parameters, in metal cutting it is possible to achieve an equivalent tool life time compared to conventional additives, when algae substances are used. In metal forming, positive results have been obtained by using algae extracts in the ring compression test and deep drawing process. Part 1 of the publication describes the technical parameters and chemical analyses from the investigations, this Part 2 focuses on the results obtained from the technical tests. Keywords microalgae, additives, structural analogues, extracellular polymer substance (EPS), HSC-milling, ring compression test, deep drawing Kurzfassung Abstract * Dr.rer.nat. Thomas Koch 1 Prof. Dr.-Ing. Ralf Gläbe 1 B.Eng. Dominik Wenzel 1 M.Eng. Shannon Mesing 2 B.Eng Kenneth Wilke 2 Prof. Dr.-Ing. Roland Larek 2 1 Hochschule Bremen, Fakultät 5 Natur und Technik, Neustadtswall 30, 28199 Bremen 2 Hochschule Wismar, Maschinenbau/ Verfahrens- und Umwelttechnik, Phillip-Müller-Str. 14, 23966 Wismar In Bild 1 ist die Auswertung der Verschleißmessung der HSC-Fräsbearbeitung des Vergütungsstahl 42CrMo4 nach einem Fräsweg von 1.000 mm dargestellt. Mit Ausnahme des Referenzstoffes Carrageen ist für alle weiteren getesteten Referenzstoffe und Algenextrakte eine leichte Verminderung des Werkzeugverschleiß in der Größenordnung von ca. 10 % zu verzeichnen. Bei allen Additivvarianten liegt der Werkzeugverschleiß auf einem Niveau im Rahmen der Schwankungsbreiten. In der Bearbeitung des Werkstoff TiAl6V4 ist durch den Zusatz sowohl der Referenzsubstanzen als auch der Algenextrakte eine deutliche Verminderung des Werkzeugverschleiß nach einem Fräsweg von 1.000 mm zu dokumentieren (Bild 2). Der positive Einfluss fällt für die einzelnen Additive unterschiedlich stark aus. Insbesondere die aus der Mikroalge Nannochloropsis salina gewonnenen Extrakte zeigen eine sehr deutliche Verminderung des Werkzeugverschleiß. Die Extrakte der Algen Porphyridium purpureum (EPS und homogenisiert) und Cyanothece sp. führen zu einer weniger deutlichen Reduktion des Werkzeugverschleiß, im Vergleich zu den Referenzsubstanzen ist der positive Effekt geringer. Bild 3 zeigt die verschlissenen Flächen nur für ausgewählte KSS-Formulierungen mit Additiv um die Unterschiede zwischen den verschiedenen Additiven deutlicher herauszustellen. Der Zusatz der drei Extrakte der Mikroalge N. salina und das Lyophilisat der Mikroalge P. purpureum bewirken eine sehr deutliche Abnahme des Werkzeugverschleiß nach einem Fräsweg von 1.000 mm. Bemerkenswert ist, dass das homogenisierte Material der Mikroalge P. purpureum nicht den gleichen Einfluss auf das Verschleißverhalten der Werkzeuge nimmt, wie das lyophilisierte Material dieser Alge. Durch das Homogenisieren werden in diesem Fall vermutlich Substanzen aus dem Zellinneren der Mikroalgen freigesetzt, sodass diese Bruchstücke eine antagonistische Wirkung auf den Prozess haben oder Makromoleküle so stark zerkleinert, dass ihre positive tribologische Wirkung verloren geht. Die Ergebnisse der maximalen Fräswegermittlung in der Bearbeitung von TiAl6V4 zeigen, dass das homogenisierte Extrakt der Mikroalge N. salina die gleiche Leistungsfähigkeit aufweist wie das konventionelle Additiv TPS32. Als Kriterium für den maximalen Fräsweg wur- Aus Wissenschaft und Forschung 29 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0015 Bild 1: Verschlissene Fläche an den Wendeschneidplatten in der HSC-Fräsbearbeitung des Werkstoffs 42CrMo4 für die geprüften KSS-Formulierungen, Fräsweg = 1.000 mm. Bild 2: Verschlissene Fläche an den Wendeschneidplatten in der HSC-Fräsbearbeitung des Werkstoffs TiAl6V4 für die geprüften KSS-Formulierungen, Fräsweg = 1.000 mm. rende Biegemoment am Werkzeug (Bild 5) bei Verwendung des Algenextrakts liegt auf einem Niveau mit dem konventionellen Additiv TPS32. Aus Wissenschaft und Forschung 30 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0015 de das Überschreiten eines vorgegebenen Schneidkantenversatz festgelegt. Sowohl der maximal erreichbare Fräsweg der Werkzeuge (Bild 4), als auch das resultie- Bild 3: Verschlissene Fläche an den Wendeschneidplatten in der HSC-Fräsbearbeitung des Werkstoffs TiAl6V4, Vergleich der geprüften KSS-Additivierungen, Fräsweg = 1.000 mm. Bild 4: Gegenüberstellung der maximal erreichbaren Fräswege in der HSC-Fräsbearbeitung TiAl6V4 für drei KSS-Formulierungen: KSS ohne Additiv, konventionelles Additiv TPS32 und homogenisiertes Extrakt der Mikroalge N. salina, homogenisiert. Bild 5: Bewertungsparameter resultierendes Biegemoment über den realisierbaren Fräsweg in der HSC-Fräsbearbeitung von TiAl6V4 für drei KSS-Formulierungen: KSS ohne Additiv, konventionelles Additiv TPS32 und homogenisiertes Extrakt der Mikroalge N. salina, homogenisiert. Ergebnisse der Umformversuche mit Algenextrakt Ringstauchversuch nach Burgdorf Die Auswertung der Ringstauchversuche erfolgte anhand der Parameter Presskraft, Außen- und Innendurchmesser der gestauchten Ringe. Bild 6 zeigt die Mittelwerte der Presskräfte aus jeweils zehn Ringstauchungen je Schmierstoffvariation. Die geringste Presskraft ist für die Mischung mit dem höchsten Anteil (8 %) Algenextrakt in dem Basisöl zu verzeichnen. Eine Erhöhung des Anteils Algenextrakt von 4 % auf 8 % bzw. die Wärmebehandlung während des Lösungsprozesses führt zu einer weiteren Reduktion der Presskräfte. Bezogen auf das nicht additivierte Basisöl bewegt sich die Reduktion der Presskraft zwischen 0,75 % und 2,9 % und ist durch deutliche Schwankungsbreiten gekennzeichnet. Die Auswertung der Außendurchmesser der gestauchten Proben zeigt, dass mit zunehmendem Anteil Algenextrakt im Basisöl der mittlere Außendurchmesser der gestauchten Proben in einem geringen Maß zunimmt (Bild 7). Die Schwankungsbreiten der jeweiligen Messwerte liegen alle auf einem Niveau, was auf eine geringe tribologische Wirkung der Algenextrakte auf den Stauchprozess hindeutet. Beim Ringstauchen bildet sich im Werkstück ein Radius aus, der die Probe in Bereiche unterschiedlicher Werkstofffließrichtungen teilt, die Fließscheide. Bei guten tribologischen Eigenschaften verschiebt sich die Fließscheide nach innen, der Innendurchmesser wird größer. Aufgrund der Volumenkonstanz des Werkstücks muss sich der Außendurchmesser ebenfalls nach außen ausbilden, der äußere Durchmesser der Probe nimmt zu (Bild 8). Aus Wissenschaft und Forschung 31 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0015 Bild 8: Geometrieänderung des Werkstoffs beim Ringstauchen. Bild 6: Mittelwerte der maximalen Presskraft in dem Versuch Ringstauchen. B = Rapsöl, E10 = Fettalkoholethoxylat 10 %, P5 = Sojalecithin 5 %, N = N. salina, Zahl = Einwaage in g/ L, Q = Wärmebehandlung der Mischung 60 Min bei 65 °C. Bild 7: Mittlere Außendurchmesser der Ringstauchproben bei verschiedener Additivierung des Basisöls. B = Rapsöl, E10 = Fettalkoholethoxylat 10 %, P5 = Sojalecithin 5 %, N = N. salina, Zahl = Einwaage in g/ L, Q = Wärmebehandlung der Mischung 60 Min bei 65 °C. Aus Wissenschaft und Forschung 32 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0015 Die Auswertung der Innendurchmesser der gestauchten Proben zeigt ebenfalls keinen Einfluss des Algenextrakts auf den Prozess (Bild 9). Alle ermittelten Messwerte sind nach dem Stauchen auf einem Niveau und stellen eine Verkleinerung des Inndurchmessers dar. Nach [1] müsste sich bei einem positiven Einfluss durch die Algenextrakte der Innendurchmesser im Vergleich zu dem nicht additivierten Basisöl vergrößern. Dies kann aus den ermittelten Daten nicht abgelesen werden. Somit ist eine positive Wirkung der Algenextrakte auf Innen- und Außendurchmesser bei den Ringstauchversuchen nicht zu verzeichnen. Tiefziehen Die Zugabe von Algenextrakt kann in dem Tiefziehprozess zu einer Abnahme der Stempelkraft führen. Bei einem Anteil von 4 % Algenextrakt in dem Basisöl ist noch kein signifikanter Effekt auf die Stempelkraft zu verzeichnen. Eine Wärmebehandlung der Mischung mit einem Anteil von 4 % Algenextrakt auf 65 °C für 60 Minuten bewirkt eine Reduktion der Stempelkraft. Durch einen Algenextraktanteil von 8 % in dem Basisöl wird eine deutliche Reduktion der Stempelkraft erreicht (Bild 10). Bild 11 gibt die prozentuale Änderung der Stempelkraft, bezogen auf das nicht additivierte Basisöl, wieder. Aus Bild 11 kann gefolgert werden, dass die Wärmebehandlung des Schmierstoffs zu einer verbesserten Lösung der tribologisch wirksamen Substanzen in dem Rapsöl geführt hat. Bei einem Anteil von 4 % Algenextrakt ohne Wärmebehandlung beträgt die Stempelkraftreduktion ca. 1 % Bild 9: Mittlere Innendurchmesser der Ringstauchproben bei verschiedener Additivierung des Basisöls. B = Rapsöl, E10 = Fettalkoholethoxylat 10 %, P5 = Sojalecithin 5 %, N = N. salina, Zahl = Einwaage in g/ L, Q = Wärmebehandlung der Mischung 60 Min bei 65 °C. Bild 10: Gemittelte Stempelkräfte beim Tiefziehen bei verschiedener Additivierung des Basisöls. B = Rapsöl, E10 = Fettalkoholethoxylat 10 %, P5 = Sojalecithin 5 %, N = N. salina, Zahl = Einwaage in g/ L, Q = Wärmebehandlung der Mischung 60 Min bei 65 °C. Bild 11: Relative Stempelkraftreduktion der mit Algenextrakt additivierten Ölmischungen bezogen auf das Basisöl B E10 P5 ohne Algenextrakt. B = Rapsöl, E10 = Fettalkoholethoxylat 10 %, P5 = Sojalecithin 5 %, N = N. salina, Zahl = Einwaage in g/ L, Q = Wärmebehandlung der Mischung 60 Min bei 65 °C. bezogen auf das nicht additivierte Basisöl. Eine deutliche Reduktion der Stempelkraft um > 4,0 % ist bei dem Ansatz 4 % Algenextrakt mit Wärmebehandlung zu verzeichnen. Noch deutlicher ist der positive tribologische Effekt bei einem Anteil Algenextrakt von 8,0 % zu erkennen, in diesem Fall reduziert sich die für das Tiefziehen notwendige Kraft um > 7,0 %. Bild 12 stellt schematisch die Bemaßung der gezogenen Näpfe dar. Die Wandstärken der tiefgezogenen Näpfe bei z = 5,5; 8,0 und 15,0 mm sind in Bild 13 wiedergegeben. In allen Ansätzen ist zu erkennen, dass es, ausgehend von einer Materialstärke von 0,5 mm der Ronde, in den Bereichen des Napfflansches (z = 15,0 mm) zu einer leichten Materialstauchung gekommen ist. In dem mittleren Teil der Napfwandung (z = 8,0 mm) ist das Material gestreckt, die Wandstärke beträgt weniger als 0,5 mm. Aus Wissenschaft und Forschung 33 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0015 Bild 12: Schematische Darstellung des Napfs nach dem Tiefziehen und seine Bemaßung. Bild 13: Wandstärken der gezogenen Näpfe in Tiefe z = 5,5 mm, z = 8,0 mm und z = 15 mm, Wandstärke des Ausgangswerkstoffs = 0,5 mm. B = Rapsöl, E10 = Fettalkoholethoxylat 10 %, P5 = Sojalecithin 5 %, N = N. salina, Zahl = Einwaage in g/ L, Q = Wärmebehandlung der Mischung 60 Min bei 65 °C. Bild 14: Prozentuale Änderung der Napfwandstärke, bezogen auf die Materialstärke von 0,5 mm der Ronde für die untersuchten Schmierstoffmischungen. Positive Werte = Stauchung, negative Werte = Streckung des Materials. B = Rapsöl, E10 = Fettalkoholethoxylat 10 %, P5 = Sojalecithin 5 %, N = N. salina, Zahl = Einwaage in g/ L, Q = Wärmebehandlung der Mischung 60 Min bei 65 °C. Die prozentuale Veränderung über die Napfwand bezogen auf die Materialstärke der Ronde ist in Bild 14 dargestellt. In Übereinstimmung mit der Reduktion der und EP-Additive in der Metallbearbeitung wirken zu können. Sie erreichen in der Zerspanung das Leistungspotential konventioneller Additive. Insbesondere in der Titanbearbeitung ist der AW-Effekt deutlich. Titan ist an seiner Oberfläche mit einer Oxidschicht versehen und damit außerordentlich korrosionsbeständig. Seine hohe Reaktivität führt bei einer Schädigung der Oberfläche zu einer spontanen Selbstpassivierung. In der spanenden Bearbeitung unter Einsatz von KSS kann die hohe Reaktivität der nascenten Oberfläche zu Wechselwirkungen mit Inhaltsstoffen aus dem KSS führen. Neben Sauerstoff hat Titan auch eine hohe Affinität zu Kohlenstoff und kann unter erhöhten Temperaturen und Drücken mit diesem reagieren. Die hohe Festigkeit und die geringe Wärmeleitfähigkeit bewirken einen großen Verschleiß an dem Werkzeug. Der mit zunehmender Schnittgeschwindigkeit steigende Rückfederungseffekt der Werkstoffoberfläche führt weiterhin zu einer größeren Kontaktzone an der Freifläche des Werkzeugs, die sich ebenfalls in erhöhten Verschleißraten äußert [17, 18]. Aus Wissenschaft und Forschung 34 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0015 Stempelkraft ist die Streckung des Materials in der Napfwand bei Z = 8,0 mm bei dem Schmierstoff mit 4 % Algenextrakt und Wärmebehandlung und dem Ansatz mit 8 % Algenextrakt geringer als in den Ansätzen ohne bzw. mit 4 % Algenextrakt. Die Algenextrakte haben bezüglich der tribologischen Eigenschaften einen positiven Einfluss auf den Prozess Tiefziehen. Ein negativer Effekt zeigt sich an der Oberfläche der Napfaußenwände. Die Oberflächen sind aufgeraut und weisen optisch Ähnlichkeiten mit korrodierten Flächen auf. Diese Bereiche sind durch höhere Rz-Werte gekennzeichnet und treten nur bei den mit Algenextrakt versetzten Ölen auf. Dieser Effekt wird auf die in dem Algenextrakt vorhandenen Partikel zurückgeführt, die in dem Ziehspalt eine physikalische Barriere zwischen Werkstoff und Material herstellen können und so das Material an der Oberfläche verfärben und verformen können (Bild 15). Diskussion In der aktuellen Literatur finden sich viele Veröffentlichungen und Review-Paper in denen Pflanzenöle und deren Derivate als nachhaltige Basisöle für Schmierstoffe in der Zerspanung behandelt werden [2-7]. Untersuchungen in denen der Fokus auf chemisch veränderte pflanzliche Stoffe als (Leistungs-) Additive gerichtet ist sind erst in den letzten Jahren verstärkt zu finden [8-14], Mikroalgen als Rohstoffquelle für Schmierstoffe in technischen Anwendungen sind in der aktuellen Literatur noch eine Randerscheinung [9, 15, 16]. Die in dem Forschungsvorhaben ALBINA erzielten Ergebnisse geben einen Hinweis darauf, dass die hier verwendeten Algenextrakte das Potential besitzen, als AW- Bild 15: Oberflächenaufrauungen und Verfärbungen an der Napfaußenwand vermutlich verursacht durch Biomasse-Partikel. Bild 16: Strukturformeln von einem Kohlenhydrat-Oxim (links) und die schematische Darstellung der Wechselwirkung sulfatiertes Saccharid - Metalloberfläche (rechts). Oxime sind Reaktionsprodukte von Aldehyden oder Ketonen mit einem Amin, die grundsätzliche Formel lautet C=N-OH. Die für die Wechselwirkungen wichtigen Strukturen in den Molekülen sind grau hinterlegt [16, 20, verändert]. Die in dem Forschungsvorhaben ALBINA nachgewiesene verschleißmindernde Wirkung der Algenextrakte steht im Kontext mit den Arbeiten von [9, 11, 12, 14, 15, 19]. Die eingesetzten Algenextrakte setzen sich aus Polysacchariden, Proteinen und Fettsäuren zusammen. In der Polysaccharidfraktion der Algenextrakte konnten sulfatierte Saccharide und Kohlenhydrat-Oxime, in der Proteinfraktion die Aminosäure Hydroxyprolin nachgewiesen werden (s. Teil 1). Diese Strukturen haben aufgrund ihrer hohen Ladungsdichte eine hohe Affinität zu Metalloberflächen. In Bild 16 sind die Strukturformeln eines Kohlenhydrat-Oxim und die möglichen Wechselwirkungen der aktiven Molekülteile eines sulfatierten Saccharid mit einer Metalloberfläche beispielhaft dargestellt. Einen ebenfalls positiven tribologischen Effekt erzielen Murmu et al. [11] in ihren Untersuchungen mit Stoffen auf Basis nachwachsender Rohstoffe. Mittels Vier- Kugel-Apparat prüfen sie die tribologischen Eigenschaften von Schiff’sche Basen-Derivaten von Chitosan (SBC), einem natürlich vorkommenden Polysaccharid. Sie können experimentell und in der molekulardynamischen Simulation zeigen, dass die SBC-Molekülen über Van-Der-Waals-Kräfte mit der Metalloberfläche wechselwirken und einen Tribofilm auf der Oberfläche bilden. Die Wechselwirkungen zwischen SBC und Metalloberfläche wird nach ihrer Diskussion im Wesentlichen durch die Elektronenpaare der O- und N-Heteroatome in den SBC-Molekülen angetrieben [11]. Singh et al. [13, 14] synthetisieren Ester der Schiff’sche Basen Derivate der Aminosäuren Cystin und Histidin. Sie prüfen diese Stoffe hinsichtlich ihrer Eignung als Antioxidans, Detergens, Dispergens und AW-Additiv. In allen Fällen können sie eine positive Wirkung im Vergleich zu einem nicht additivierten Bioschmierstoff nachweisen. Die Disulfidbrücke des Cystin ist nach ihren Erkenntnissen für die antioxidativen und antikorrosiven Eigenschaften verantwortlich, die reibungsmindernden und AW-Eigenschaften schreiben sie dem Esteranteil der Moleküle zu. In Bild 17 ist eine schematische Darstellung einer Schiff’schen Base gezeigt [13, 14] In seinem Review Artikel heben Borah et al. [9] die Rolle von Polysacchariden aus Makro- und Mikroalgen als bisher wenig genutzte Ressource für Bioschmierstoffe hervor. Makro- und Mikroalgen können Polysaccharide mit bemerkenswerten rheologischen und antioxidativen Eigenschaften für Schmierstoffanwendungen produzieren. Die aus Makroalgen gewonnenen Produkte wie Agar oder Carrageen verfügen nach ihren Recherchen über gute tribologische Eigenschaften, werden wirtschaftlich aber überwiegend für die Lebensmittelindustrie und den Laborbedarf benötigt. Die aus der EPS von Mikroalgen und Cyanobakterien gewonnenen Polysaccharide werden ihrer Aussage nach zukünftig an Bedeutung gewinnen und ein kommerzielles Potenzial als nachhaltige Rohstoffquelle für Bioschmierstoffe haben [9]. Li et al. [19] untersuchen den tribologischen Einfluss hoher bakterieller Lasten (Pseudomonas pseudoalcaligenes, KBE bis 10 8 / mL) und bakterieller EPS in einem KSS im Tapping Torque Test und in einem Bruker UMT Tribometer. Sie können einen direkten Zusammenhang zwischen dem EPS-Anteil und der reibungsmindernden Wirkung nachweisen. Eine Zudosierung von 0,07 % EPS, bewirkt eine deutliche Reduktion des Reibungskoeffizienten im UMT Tribometer. Der Konzentrationsbereich der eingesetzten EPS liegt in den Untersuchungen von [19] in der gleichen Größenordnung wie in den Zerspanuntersuchungen des hier vorgestellten Vorhabens ALBINA und bestätigt die hier erzielten Ergebnisse. Der Wirkmechanismus wird von [19] auf die, überwiegend aus Polysacchariden und Proteinen stammenden, zahlreichen Hydroxyl-, Carbonyl- und funktionellen Gruppen, die Phosphat oder Schwefel enthalten, zurückgeführt. Den positiven Einfluss von Proteinen in der Metallbearbeitung beschreiben Reihmann et al. [12] und Gauntlett [21]. In ihren Veröffentlichungen wird die gute Oberflächenbenetzung der Metalle durch spezifische Proteinmoleküle beschrieben. Als relevant für den Wirkmechanismus werden die polaren Bestandteile der Moleküle wie die OH- und Amingruppen benannt. Ein hoher Anteil der Aminosäure Hydroxyprolin in den Proteinen verstärkt durch die randständige OH-Gruppe die Bindung an die Metalloberfläche. Die auf der Metalloberfläche haftenden Proteine bilden einen stabilen Monolayer, der zu einer verbesserten Kühlung durch die hydrophoben Eigenschaften des Films, einer Reibungsminderung und einer guten Reinigungsfähigkeit der Oberfläche führen [12, 21]. Ebenfalls positive Ergebnisse in der Fräsbearbeitung von TiAl6V4 wie in den hier vorgestellten Untersuchungen erzielen Damm et al. [22] durch den Einsatz eines KSS, der aus lebenden Hefezellen und Korrosionsschutz aufgebaut ist. Mit einer Zellzahl von 10 9 / mL können sie in ihrem Versuchsaufbau eine Reduktion der Schnitt- Aus Wissenschaft und Forschung 35 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0015 Bild 17: Schematische Darstellung einer Schiff ’schen Base. Schiff ’sche Basen sind eine besondere Form der Imine und entstehen bei der Verbindung von Ketonen oder Aldehyden mit primären Aminen, die grundsätzliche Formel lautet: R 1 R 2 C = NR' (R' ≠ H) (nach [13], verändert). delsübliche Schmierstoffe auf Mineralölbasis und zeigt das große Potential von verestertem Palmstearinöl für seine Nutzung in Schmierstoffanwendungen [27]. Verschiedene Palmölfraktionen stehen im Fokus der Arbeit von Yahaya und Samion [28] . In Ringstauchversuchen konnten sie zeigen, dass Palmstearinöl die geringste Reibung erzeugt, im Vergleich zu Palmkernöl, der mittleren Fraktion des Palmöls und einem mineralölbasierten Umformschmierstoff. Allerdings zeigte sich ein deutlich höhere Oberflächenrauheit bei der Verwendung von Palmstearinöl, strukturelle Defekte wie Rissbildung, Bruch oder Ermüdung traten in den Untersuchungen nicht auf [28]. Mit dem Zusatz unterschiedlicher Konzentrationen von Palmfettsäuredestillat als Leistungsadditiv zu einem kommerziellen mineralölbasierten Umformöl konnten Syahrullail et al. [29] folgende Resultate erzielen: Im Vier-Kugel-Apparat war eine deutliche Reduktion des Reibungskoeffizienten nachweisbar, diese war konzentrationsabhängig und hatte ein Optimum bei 20 %. Gleichzeitig wurde eine Zunahme der Verschleißkalotten mit steigender Konzentration des Palmfettsäuredestillats gemessen [29]. Die Suche nach alternativen Rohstoffen um Mineralöle in Schmierstoffen der Metallumformung zu ersetzen ist ein relevanter Bestandteil der Forschungstätigkeit. Aus der hier vorgestellten Literatur lässt sich nur teilweise ein direkter Vergleich zu den erzielten Ergebnissen des Vorhabens ALBINA ableiten. Die meisten zitierten Untersuchungen zielen auf den Ersatz des Basisöls durch pflanzliche Öle und deren Derivate ab, sowie auf den Einsatz von Anorganika als Leistungsträger. Die hier vorgestellten Ergebnisse zeigen, dass mit der Nutzung von Algenextrakten ein weiterer Weg für alternative Rohstoffe in der Metallumformung gegangen werden kann. Zusammenfassung und Ausblick Im Rahmen des Forschungsvorhabens ALBINA sind Extrakte von Mikroalgen als Leistungsadditive in der Metallzerspanung und -umformung getestet worden. Sie sollen als eine nachhaltige Alternative für konventionelle Additive eingesetzt werden und so zu der Schonung von Ressourcen beitragen. Die Verwendung von Mikroalgen ist in der Lebensmittel-, Nahrungsergänzungs- und Tierfutterindustrie als regenerative und nachhaltige Rohstoffressource etabliert. In technischen Anwendungen gibt es vereinzelte Ansätze in denen Produkte aus Mikroalgen zum Einsatz kommen. Sie sollen zum einen Prozesse verbessern und zum anderen eine alternative Rohstoffquelle nutzen, um den Einsatz von fossilen, nicht nachhaltigen Stoffen zu reduzieren. Insbesondere Moleküle wie sulfatierte Polysaccharide und Proteine sind geeignet, die bisher in Schmierstoffen Aus Wissenschaft und Forschung 36 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0015 kräfte um 10-20 % im Vergleich zu einem mineralölbasierten Referenz-KSS erreichen. Sie führen die Reduktion der Schnittkraft auf die Freisetzung von Fettsäuren aus zerstörten Hefezellen zurück. Die Untersuchungen liefern nach ihrer Aussage erste Hinweise auf das Potential biologischer Stoffe als Ersatz von konventionellen KSS-Bestandteilen. Sie sehen weiteren Forschungsbedarf, insbesondere hinsichtlich der Langzeitstabilität der biologischen KSS, möglicher gesundheitlicher Beeinträchtigungen durch Zellbruchstücke und ökonomischer Aspekte [22]. Umfangreiche tribologische Untersuchungen führen Teti et al. [23] mit einer lebenden Mikroalgenkultur (Spirulina platensis) durch. Sie vergleichen die Leistungsfähigkeit der Algensuspension im Reichert Test, dem Tapping Torque Test, dem Anton Paar Tribometer und in einem Drehprozess mit einem mineralölhaltigen KSS und der Trockenbearbeitung. In der Drehbearbeitung werden die Schmierstoffe mit einem reduzierten Volumenstrom von 15-50 mL/ min der Bearbeitungszone zugeführt. Ihre Ergebnisse zeigen, dass der KSS auf Mikroalgenbasis in den tribologischen Tests und der Drehbearbeitung hinsichtlich des Verschleißverhaltens bessere Ergebnisse liefert als die Trockenbzw. Nassbearbeitung mit dem Referenz-KSS. Aus den Ergebnissen der Tribotests kann gefolgert werden, das mit der Algensuspension schlechtere Reibungskoeffizienten erzielt werden im Vergleich zu dem Referenz-KSS [23]. Der Einsatz von Additiven auf Basis nachwachsender Rohstoffe in der Metallumformung ist in der Literatur für den Ringstauchversuch oder das Tiefziehen nur wenig beschrieben. Zareh-Desari und Davoodi [24] vergleichen in ihren Untersuchungen konventionelle Umformöle mit Soja- und Rapsöl, welche mit CuO und SiO 2 Nanopartikel als Leistungsträger additiviert sind. Trotz der Tatsache, dass Rapsöl eine nachgewiesene positive tribologische Eigenschaften besitzen, müssen nach ihrer Sicht pflanzliche Öle in der Umformung immer mit reibungsmindernden Additiven verbessert werden, um das Potential konventioneller Schmierstoffe zu erreichen [24]. In ihrer Veröffentlichung von 2006 beschreiben Lovell et al. [26] die Wirkung eines mit 5 % Borsäure additiviertem Rapsöl im Vergleich zu unadditiviertem Rapsöl und einem konventionellen Umformöl. Der Zusatz von Borsäure erzeugt die besten Ergebnisse in einem dem Tiefziehen angelehnten Testverfahren [25]. Aufgrund der mit der 17. ATP zur CLP-Verordnung geltenden Einstufung von freier Borsäure (Reproduktionstoxisch, Kat. 1B bei ≥ 0,3 % „Kann die Fruchtbarkeit beeinträchtigen. Kann das Kind im Mutterleib schädigen.“) ist dieser Ansatz in der Praxis nicht mehr weiter verfolgbar. [26] Afifah et al. [27] testen enzymatisch umgeestertes Palmstearinöl als Basisöl mit sehr guten Resultaten im Vier- Kugel-Apparat. Das Öl weist einen höheren Viskositätsindex und bessere Reibungseigenschaften auf als han- Literatur [1] Klocke, F.; König, W.: Fertigungsverfahren 4 Umformen. 5. Auflage, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2006. [2] Appiah, G.; Tulashie, S.K.; Akpari, E.E.A.; Rene, E.R.; Dodoo, D.: Biolubricant production via esterification and transesterification processes: Current updates and perspectives. 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Hinsichtlich des Werkzeugverschleiß führen die Extrakte dieser Mikroalge zu Ergebnissen, die denen konventioneller Leistungsadditive entsprechen. Bei der Verwendung von Extrakten anderer Mikroalgenarten konnte ebenfalls eine positive Wirkung erzielt werden, allerdings fiel diese insbesondere in der Bearbeitung von TiAl6V4 deutlich schwächer aus. Zur Prüfung der Algenextrakte als Leistungsadditiv in der Metallumformung wurden der Ringstauchtest nach Burgdorf und das Tiefziehen von Näpfen als Prüfverfahren herangezogen. In beiden Verfahren führte das Extrakt der Mikroalge N. salina zu einer leichten Reduktion der Stempelbzw. Presskräfte. Die Wirkung war konzentrationsabhängig und nahm mit steigendem Anteil Algenextrakt im Schmierstoff zu. Ein positiver Einfluss auf Innen- und Außendurchmesser im Ringstauchversuch war nicht zu verzeichnen. Eine Herausforderung in der Umformung stellte generell die schlechte Löslichkeit der Extrakte in Ölen dar, dies war nur durch den Einsatz einer Emulgatormischung realisierbar. Die vorliegende Arbeit gibt Hinweise darauf, dass Substanzen aus Mikroalgen geeignet sind, Leistungsadditive in Schmierstoffanwendungen zu substituieren. Die Leistungsfähigkeit ist in spezifischen Schmierstoffanwendungen nachweisbar. In welcher Form und chemischen Struktur die nachhaltigen Additive vorliegen, um die konventionellen Additive als Leistungsträger zu ersetzen konnte nicht geklärt werden, dies sollte Bestandteil weiterführender Untersuchungen sein. Danksagung Die Mitglieder des Forschungsvorhabens ALBINA danken der Fachagentur nachwachsende Rohstoffe (FNR) sowie dem Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL), das dieses Vorhaben durch einen Beschluss des deutschen Bundestages fördert. and Technology, 34, S. 47-60, 2021. https: / / doi.org/ 10.1016/ j.cirpj.2021.01.004. 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März 2021 zur Änderung des Anhangs VI Teil 3 der Verordnung (EG) Nr. 1272/ 2008 des Europäischen Parlaments und des Rates über die Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen zwecks Anpassung an den technischen und wissenschaftlichen Fortschritt (Download 11.03.2022). [27] Afifah, A.N.; Syahrullail, S.; Azlee, N.I.W.; Sidik, N.A.C.; Yahya, W.J.; Abd Rahim, E.: Biolubricant production from palm stearin through enzymatic transesterification method. Biochemical Engineering Journal, Vol. 148, S. 178-184, 2019. https: / / doi.org/ 10.1016/ j.bej.2019.05.009 [28] Yahaya, A.; Samion, S.: Friction condition of aluminum alloy AA6061 lubricated with bio-lubricant in cold forging test. 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Durch die Verwendung von natürlichen und nachwachsenden Rohstoffen lässt sich die Umweltverträglichkeit von Schmierstoffen um ein Vielfaches steigern. Außerdem können teure Entsorgungskosten, die bei herkömmlichen Produkten anfallen, minimiert werden. Sekundäre Pflanzenstoffe (SPS), die sich von Natur aus durch ihre funktionellen Eigenschaften auszeichnen, sind dafür bestens geeignet. Um optimale Schmierstoffeigenschaften zu erzielen, müssen sowohl das Basismedium als auch die zugesetzten Additive spezifisch für den jeweiligen Einsatzzweck ausgewählt werden, sodass leistungsstarke biobasierte Alternativen zu mineralölbasierten Schmierstoffen entstehen. Im Rahmen unserer Forschungsarbeiten konnten vollständig biobasierte und biologisch abbaubare Schmierstoffadditive zum Ersatz von konventionellen Antioxidantien auf fossiler Basis entwickelt werden. Sekundäre Pflanzenstoffe als Oxidationsschutz Sekundäre Pflanzenstoffe (SPS) haben funktionelle Eigenschaften, die sie für die Verwendung als biobasierte antioxidative Additive interessant machen. In der Natur Aus Wissenschaft und Forschung 39 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0016 Pflanzliche Antioxidantien für Bioschmierstoffanwendungen Melanie Platzer, Sandra Kiese* Pflanzenextrakte aus natürlichen und nachwachsenden Rohstoffen haben das Potential in vielen Anwendungsbereichen herkömmliche Antioxidantien zu ersetzen und die Oxidationsstabilität von Schmierölen zu steigern. Durch spezifische Auswahl der Rohstoffe und Variation der Extraktionsparameter lassen sich die Eigenschaften der Additive spezifisch für den jeweiligen Einsatzzweck anpassen. Einfach durchzuführende photometrische Assays ermöglichen dabei eine gezielte und schnelle Prozessanpassung und Vorauswahl der Extrakte. Diese können später in anwendungsnahen Analysenmethoden, wie dem Rancimat- Test, hinsichtlich ihrer Wirkung im Öl untersucht werden. In unseren Analysen konnten sekundäre Pflanzenstoffe die Oxidationsstabilität um bis zu 300 % erhöhen, wohingegen die konventionellen Vergleichsantioxidantien lediglich eine Erhöhung um 200 % erreichten. Schlüsselwörter Pflanzenextrakte, sekundäre Pflanzenstoffe, photometrische Assays, Struktur-Aktivitäts-Beziehung, reduzierende Wirkung, Bioadditive Plant-based antioxidants for biolubricant applications Plant extracts from natural and renewable resources have the potential to replace conventional antioxidants in many applications and to increase the stability of lubricants. By specific selection of raw materials and adaptation of extraction parameters, the properties of the additives can be specifically optimized for the respective application. Easy-to-perform photometric assays enable targeted and rapid process adjustment and pre-selection of extracts. Later, they can be evaluated in application-oriented analytical methods, such as the rancimat test, with regard to their effect in the oil. In our analyses, secondary plant compounds increased the oxidation stability by 300 %, whereas the conventional antioxidants only achieved an increase of 200 %. Keywords Plant extracts, phytochemicals, photometric assays, structure-activity relationship, reducing activity, bioadditives Kurzfassung Abstract * Melanie Platzer, M.Sc. Orcid-ID: https: / / orcid.org/ 0000-0001-5719-6639 Dr. rer. nat. Sandra Kiese Orcid-ID: https: / / orcid.org/ 0000-0001-8770-5641 Fraunhofer Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV, Giggenhauser Str. 35, 85354 Freising Analytikmethoden für Oxidationsschutzadditive Zur Überprüfung der Wirksamkeit der funktionellen Additive verwenden wir unterschiedliche Methoden, welche es uns ermöglichen, die antioxidative Wirkung sowohl in vitro als auch im Endprodukt zu bestimmen. Die in vitro Methoden beruhen auf spektrophotometrischen Assays, ermöglichen eine schnelle Aussage über die Wirksamkeit der Extrakte und benötigen außerdem nur sehr geringe Probenmengen. Diese Tests sind vor allem in der Lebensmittelindustrie sehr beliebt und beruhen auf einer chemischen Reaktion von Radikalen mit den Antioxidantien, die dadurch eine Farbänderung hervorrufen. Gängige Methoden sind beispielsweise der ORAC (oxygen radical absorbance capacity), der ABTS (2,2‘-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)), der DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) oder der Folin-Ciocalteu Assay [13, 14, 15, 11, 16, 12]. Diese Messungen beruhen aus chemischer Sicht entweder auf einem Transfer einzelner Elektronen (SET) oder von Wasserstoffatomen (HAT), was in der Praxis einen Vergleich der Ergebnisse oft schwierig macht [17, 15, 11, 18, 19, 20, 12]. Obwohl DPPH, ABTS und auch der Folin-Ciocalteu Assay nach einem SET-basierten Reaktionsmechanismus anlaufen, werden auch hier oft unterschiedliche Ergebnisse erzielt [21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 15, 11, 12]. Der DPPH und ABTS Assay wurden wie in der Literatur beschrieben gemessen [15]. Durch Lösen der jeweiligen Radikale in absolutem Ethanol wurde die DPPH- Stammlösung hergestellt und diese 1: 10 verdünnt, um die Arbeitslösung zu erhalten. Für jede Messung wurden die Proben mit der Arbeitslösung vermischt und die Absorption spektrophotometrisch bei 515 nm bestimmt [17]. Analog dazu wurde die ABTS-Stammlösung durch Lösen von Kaliumpersulfat und ABTS-Diammoniumsalz in demineralisiertem Wasser hergestellt. Nach 12- 16 Stunden Inkubation im Dunkeln wurde daraus die Arbeitslösung durch Verdünnen im Verhältnis 1: 100 mit demineralisiertem Wasser hergestellt. Für jede Messung Aus Wissenschaft und Forschung 40 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0016 kommen über 10.000 verschiedene SPS vor, die Pflanzen nicht für ihr Wachstum und ihre Entwicklung benötigen, welche aber eine Vielzahl ökologischer Aufgaben erfüllen, wie den Schutz vor Krankheitserregern, Schädlingen, Pflanzenfressern und UV-Strahlung [1, 2, 3]. Aufgrund ihrer krankheitsvorbeugenden und gesundheitsfördernden Eigenschaften werden SPS häufig in der Pharma- und Nahrungsergänzungsmittelindustrie eingesetzt. Neben den genannten Eigenschaften sind sie aber vor allem für ihre starke antioxidative Wirkung bekannt, wodurch sie in der Lage sind, reaktive Sauerstoffspezies und andere freie Radikale abzufangen. Daher finden sie in zahlreichen Anwendungen wie Lebensmitteln und Kosmetika Verwendung, können aber auch in Bioschmierstoffen eingesetzt werden [1, 4, 5, 6, 7, 8]. Die antioxidative Aktivität dieser Verbindungen hängt von ihrer Gesamtstruktur sowie der sogenannten Struktur-Aktivitäts-Beziehung (SAB) ab, also der Position und Art der Seitengruppen [9]. Von Bors wurden bereits 1990 drei Kriterien vorgeschlagen (siehe Bild 1), wie das antioxidativen Verhalten von Polyphenolverbindungen chemische erklärt werden kann [10]: Bors 1: Catecholgruppe am B-Ring Bors 2: 2,3-Doppelbindung in Kombination mit einer 4-Oxo-Gruppe am C-Ring Bors 3: OH-Gruppen an den Positionen 3 und 5 in Kombination mit einer 4-Oxo-Gruppe Wirksamer Oxidationsschutz für Pflanzenöle Zur Gewinnung der SPS konzipieren wir effiziente Extraktionsverfahren aus verschiedenen pflanzlichen Roh- und Reststoffen unter Berücksichtigung von Reststoffverfügbarkeiten und -preisen, im Sinne der Bioökonomie und ganzheitlichen Rohstoffnutzung. Um eine Konkurrenz zur Lebensmittelherstellung zu vermeiden, liegt unser Fokus dabei auf der Nutzung von Nebenströmen der Lebensmittel- und Agrarindustrie, die bisher keiner Wertgebung zugeführt werden. Während der Extraktion werden Parameter wie fest-flüssig Verhältnis, Extraktionsdauer und -temperatur sowie die Art des Lösungsmittels variiert, um die Extrakte optimal an ihre Zielanwendung anzupassen. Durch die Zugabe unterschiedlicher Enzyme und Verwendung geeigneter Rühr- und Reaktorsysteme kann die Ausbeute an funktionellen Substanzen im Extrakt zusätzlich weiter erhöht werden. Außerdem entwickeln wir Modellformulierungen auf Wasserbasis, Lösungsmittelbasis oder Ölbasis, um die Extrakte in unterschiedliche flüssige Medien einzuarbeiten. Je nach Anwendung, besteht so die Möglichkeit der Herstellung von Emulsionen oder Lösungen, wo die Substanzen in der Lösung selbst oder an den Grenzflächen wirken können. Bild 1: Bors Kriterien zur Struktur-Aktivitäts-Beziehung (SAB) von pflanzlichen Polyphenolen [10]. Reproduziert aus [11, 12]. wurden wieder die Proben mit der Arbeitslösung vermischt und die Absorption spektrophotometrisch bei 734 nm bestimmt [13]. In beiden Tests wurde die Absorption als Funktion der Zeit gemessen und das Ergebnis als Stöchiometrie angegeben [15]. Die reduzierende Wirkung der Extrakte wurde mittels Folin-Ciocalteu Assay gemessen. Diese Methode wurde ebenfalls wie in der Literatur beschrieben durchgeführt [11]. Dazu wurde jede Probe mit demineralisiertem Wasser und Folin-Reagenz vermischt und für 3 Minuten im Dunkeln inkubiert. Anschließend wurde H 2 O demin und 7,5 % (w/ v) Natriumcarbonat hinzugefügt und für weitere 30 Minuten im Dunkeln inkubiert. Die Absorption der Proben wurde bei 765 nm gemessen. Die Steigung der Absorption als Funktion der Konzentration gibt das Reduktionsvermögen des Antioxidans an [11]. Bild 2 zeigt eine Auswahl an Ergebnissen unterschiedlicher SPS-Reinstoffe in drei SET-basierten Assays. In den jeweiligen Tests zeigte sich eine deutlich unterschiedliche Wirkung der SPS. Während SPS B im DPPH beispielsweise überhaupt nicht reagierte, konnte es im ABTS das höchste Ergebnis erzielen [15, 11]. Begründen lassen sich diese Ergebnisse durch die verschiedenen SAB zwischen den verwendeten Reinstoffen und den Modellradikalen der Assays. Aus diesen Messungen lassen sich daher Beziehungen ableiten, welcher Assay bevorzugt für bestimmte Molekülklassen verwendet werden sollte [11, 12, 15]. Wirkung von Pflanzenextrakten in Rapsöl Die Wirksamkeit der SPS-Extrakte im Endprodukt bestimmen wir mittels der Rancimat-Methode [28], welche den Alterungsprozess eines Pflanzenöls bei erhöhter Temperatur und kontinuierlichem Lufteintrag beschleunigt. Der Luftstrom transportiert die flüchtigen Oxidationsprodukte aus dem Probengefäß in destilliertes Wasser, dessen Leitfähigkeit dadurch ansteigt. Der Wendepunkt der erhaltenen Kurve markiert die Induktionszeit und wird vom Gerät automatisch bestimmt. Durch Variation der Messtemperatur können die Bedingungen an unterschiedliche Anwendungsszenarien angepasst werden. Im Folgenden sind beispielhaft die Ergebnisse (s. Bild 3) verschiedener SPS-Mischungen aus den Rancimat-Messungen im Vergleich zu drei Standard- Schmierstoffadditiven dargestellt. Sowohl die Extrakte (mit Lösungsvermittler), als auch die Standardadditive wurden in Konzentrationen von 1 Gew.% in Rapsöl einformuliert. Die Ergebnisse zeigen, dass durch die SPS-Mischungen eine Erhöhung der Oxidationsstabilität erreicht wurde. Das höchste Ergebnis erzielte SPS-Mischung 2, welche im Vergleich zu reinem Rapsöl einen um etwa 300 % erhöhten Wert zeigte. Die Zugabe der Standardadditive in Aus Wissenschaft und Forschung 41 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 DOI 10.24053/ TuS-2022-0016 Bild 3: Inhibitionserhöhung im Rancimat-Test unterschiedlicher SPS- Mischungen sowie Standardantioxidantien im Vergleich zu reinem Rapsöl. Bild 2: Ergebnisse unterschiedlicher in vitro Methoden zur antioxidativen Wirkung von SPS-Reinstoffen. Reaktionsstöchiometrie aus DPPH und ABTS sowie reduzierende Wirkung aus dem Folin-Ciocalteu Assay. Ergebnisse reproduziert aus [15, 11]. [7] S. Wang, „Antioxidant Capacity of Berry Crops and Herbs,“ in Oriental Foods and Herbs, Wachington DC, USA, American Society, ACS Symposium Series Vol 859, 2003, pp. 190-201. [8] X. Wu, G. Beecher, J. Holfe, D. Haytowitz, S. Gebhardt und R. Prior, „Lipophilic and hydrophilic antioxidant capacities of common foods in the United States,“ J. Agric. Food Chem., Bd. 52, Nr. 12, pp. 4026-4037, 2004. [9] F. Shahidi, P. Janitha und P. 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Zusammenfassung Biobasierte Additive aus Pflanzenextrakten haben das Potential in vielen Anwendungsbereichen mineralölbasierte Produkte zu ersetzen. Durch die Verwendung von natürlichen und nachwachsenden Rohstoffen lässt sich die Umweltverträglichkeit von Schmierstoffen so um ein Vielfaches steigern. Um optimale Schmierstoffeigenschaften zu erzielen, müssen dafür die biobasierten Additive spezifisch für den jeweiligen Einsatzzweck ausgewählt und angepasst werden. Wir unterstützen Unternehmen bei der Integration biobasierter Additive in ihre Produkte. Dabei stimmen wir die Additive abhängig von ihrer Funktionalität auf die Zielanwendung ab. Als Voraussetzung für charakteristische Rezepturanpassungen führen wir eine spezifische Analytik der Rohstoffe unter Einbeziehung der Wechselwirkungen einzelner Formulierungsbestandteile durch. Wir bieten die Entwicklung aller Prozessschritte, von der Gewinnung der SPS bis zur Herstellung einer anwendungsfertigen Formulierung, die ein biobasiertes Additiv als Inhaltsstoff enthält. Auf Wunsch stellen wir unseren Kunden unsere Anlagen für eigene Entwicklungen zur Verfügung. Alle Arbeiten sind vom Labormaßstab bis zum Technikumsmaßstab möglich. Bei Fragen oder Interesse an unseren Forschungsdienstleistungen können Sie uns gerne kontaktieren: https: / / www.ivv.fraunhofer.de/ de/ recyclingumwelt/ biobasierte-additive.html. Literatur [1] F. Shahidi und M. Naczk, Food phenolic: sources chemistry effects applications, Lancaster PA, USA: Technomic Publishing Company Co., 1995. [2] R. Bennett und R. Wallsgrove, „Sesondary metabolites in plant defence mechanism,“ New Phytol., Bd. 127, Nr. 4, pp. 617-633, 1994. [3] A. Crozier, M. Clifford und H. Ashihara, Plant Metabolies: Occurence, Structure and Role in the Human Diet, NJ, USA: John Wiley & Sons, 2008. [4] F. Shahidi, h. Zhong und P. 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Tribology Conference 2022 Reibung, Schmierung und Verschleiß Fric琀on, Lubrica琀on and Wear Forschung und prak琀sche Anwendungen Research and Prac琀cal Applica琀ons 26. bis 28. September 2022 in Gö ngen Nachrichten 45 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 Mitteilungen der GfT Sehr geehrte Damen und Herren, endlich kann sich die Familie der Tribologen wieder in Göttingen treffen! So viel Freude bei diesem Gedanken in der Luft liegt, so bitter ist Realität, in der sich Europa und die Welt befinden. Eine Krise folgt auf die nächste, die Pandemie ist noch nicht vorüber, der Klimawandel ist unsere größte Herausforderung und plötzlich ist wieder Krieg in Europa, ein Flashback in die Zeit des Kalten Krieges und noch schlimmer in die des Zweiten Weltkriegs. Wir haben noch die Worte im Ohr, wie der Vogelpohl-Preisträger von 2020, Prof. Evert Muijderman, seine ganz persönliche niederländisch-deutsche Freundschaft vorantrieb, um einen Krieg in Europa nie wieder zuzulassen. Und wir waren stolz, nicht nur sein wissenschaftliches Werk, sondern auch sein Versöhnungswerk damit auszuzeichnen. Nun scheint es, als folge auf das Zeitalter der Globalisierung nun wieder eine Zeit der Blöcke, der Abgrenzung, des Kampfes um alle Ressourcen - auch um Nahrung -, des Wettrüstens und der Stellvertreterkriege. Was heißt das für uns Tribologen? Zum einen steht die Familie zusammen, mögen in der Ukraine die Völker in einen Krieg gezwungen sein, hier gehören wir alle zusammen. Es gibt in unseren Kreisen und auch unter den Preisträgern Menschen aus der Ukraine und aus Russland. Sie sind gegen den Krieg und haben sich bewusst für ein Leben in Deutschland entschieden. Sie stärken unsere tribologische Gesellschaft und damit die deutsche. Zum anderen ist die Arbeit des Tribologen noch wichtiger geworden. War der Klimawandel noch etwas Fernes, so liegen der nächste Winter und die drohende Knappheit vor allem an Gas für Energie und Chemie nur ein paar Monate entfernt. Die Prioritäten haben sich dramatisch verschoben. Der Krieg wirkt zynischerweise wie ein Katalysator für die Klimawende. πόλεμος πάντων μὲν πατήρ ἐστι, sagte Herklit, der Krieg ist der Vater aller Dinge. Im Krieg ist der Zugang zu Ressourcen entscheidend, ebenso wie der sparsame Umgang damit und die Entwicklung von Ersatz, wenn die Ressourcen knapp oder nicht verfügbar sind. Genau das ist in vielen Bereichen die Konsequenz aus der Abkehr von Erdöl und Erdgas: Energieeffizienz, alternative Energiequellen, klimaneutrale Werk- und Betriebsstoffe, Kreislaufwirtschaft. Es ist unsere gesellschaftliche Aufgabe als Tribologen, unser ganzes Können in diesem Sinne einzusetzen. Dabei reicht es nicht aus, gute Ideen zu haben, ganz entscheidend ist es, schnell unsere Verbesserungen in die Anwendung zu bringen. Die Entwicklung der Impfstoffe in „Lichtgeschwindigkeit“ hat gezeigt, dass die Menschheit in der Lage ist, sich größten Herausforderungen zu stellen, wenn alle Fähigkeiten optimal eingesetzt werden, nicht nur die wissenschaftlichen, sondern auch die organisatorischen. Dabei gilt es, proaktiv zu sein, organisatorische Hürden abzubauen, parallel zu arbeiten und Kapitalgeber zu überzeugen, für Maßnahmen und Projekte in der Firma, für ein Start-up, für öffentlich geförderte Projekte und Programme. Die Jahrestagung bietet dafür einen guten Rahmen, insbesondere weil wir uns wieder persönlich in Göttingen treffen können. Die große Zahl der Anmeldungen zeigt, wie groß das Bedürfnis nach persönlichem Austausch ist. Aber auch während der Zeit der Kontaktbeschränkungen ist unsere Gesellschaft lebendig geblieben, was sich in Aktivitäten, z. B. in Arbeitskreisen zeigt. So die Jungen Tribologen: In diesem Jahr fand das „5 th Young Tribological Researcher Symposium“ wieder mit fast 40 Teilnehmern in Karlsruhe statt, weitere zehn wurden online dazugeschaltet. Ein neuer Arbeitskreis „Klimaschutz & Nachhaltigkeit“ hat seine Arbeit aufgenommen und wird als Ergebnis den dritten Teil der GfT-Studie „Tribologie in Deutschland“ vorstellen. Dies sind Beispiele für die aktive Teilnahme an der Verbandsarbeit, und die Tagung bietet für Interessierte eine gute Gelegenheit, sich über die Arbeitskreise und weitere Initiativen zu informieren. Diente die Tagung schon immer als Jobbörse, soll in diesem Jahr dafür auch eine eigene Fläche für Anzeigen eingerichtet werden. Mit über 80 Vorträgen, speziellen Sessions zum Forschungsfeld Tribologie und dem DFG-SPP „Fluidfreie Schmiersysteme mit hoher mechanischer Belastung“, dem Tribotalk in neuer, zeitgemäßer Form, Poster- und Fachausstellungen hoffen wir, wieder ein Programm zusammengestellt zu haben, das für jeden etwas bereithält, und freuen uns, Sie in Göttingen begrüßen zu können. Dr.-Ing. Christoph Wincierz Vorsitzender des GfT-Vorstands Nachrichten Mitteilungen der GfT ! ! X',4A2/ +=! 5Y$! >,: 2,; (,& ! ! >/ / *! Z! >/ / *! [! >/ / *! C! >/ / *! X! >/ / *! ? ! >/ / *! .! ! %&'()*)+'A01,! >JA2,; ,! >01; ',&A2)@@,! \! >01; ',- &34+A2,014'F! %&'(); ,2&',! <? ! ]! Z%! ^! .)&A0134+A@,*B! %&'()*)- +',^^! ! N)&2&_+,! >LL! 56Y`^^! D`? DD! ! 7<[]=\8I(/ .08+$! *+$! Ya/ N= V+$0.V0&$! ; ! \0.0(3! ($%! R(3= ,/ 84V! >/ &? %3(@*(: (A? ? ,: B,#: 45%&": $9%: C#"B%&2"? D? (0/ EF%G5&E( <$0A84V/ ($)! &8$&3! bX=)&= 3060N0&$! : +'34-/ .)3A&3&$3! 56'! %8&! R(3A.-/ ! &558N8&$N= 30&8)&'$%&'! 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Jahrgang · 3/ 2022 DE102009058177B4 F16N 21/ 00 Anheyer, Wolfgang, 41462, Neuss, DE; Seidel, Ralf, 35690, Dillenburg, DE Rebs Zentralschmiertechnik GmbH, 40885, Ratingen, DE; SMS group GmbH, 40237, Düsseldorf, DE Vorrichtung zum Ankoppeln einer eine Schmierstoff- Gas-Strömung führenden Versorgungsleitung an einer Maschine und mit einer solchen Vorrichtung ausgestattete Maschine Vorrichtung zum Ankoppeln einer eine Schmierstoff- Gas-Strömung (G) führenden Versorgungsleitung (4) an eine Maschine, bei der mindestens eine Schmierstelle mittels des von der Schmierstoff-Gas-Strömung (G) transportierten Schmierstoffs geschmiert wird, wobei die Vorrichtung (1) einen an die Versorgungsleitung (4) angeschlossenen von der Maschine weg und auf diese zu bewegbaren Kupplungskopf (2) und eine an der Maschine angeordnete Aufnahmeeinheit (4) umfasst, - wobei der Kupplungskopf (2) und die Aufnahmeeinheit (4) jeweils ein Zentrierteil besitzen, die Zentrierteile (10,29) des Kupplungskopfes (2) und der Aufnahmeeinheit (4) zueinander komplementär ausgebildet sind und bei an die Aufnahmeeinheit (4) angekoppeltem Kupplungskopf (2) das eine Zentrierteil (10) formschlüssig in das andere Zentrierteil (29) greift; - wobei der Kupplungskopf (2) einen in einem Anschlussteil (14) mündenden, an die Versorgungsleitung (4) angeschlossenen Verbindungskanal (15) und die Aufnahmeeinheit (4) einen mit der jeweiligen Schmierstelle verbundenen Verbindungskanal (26) aufweist, der in einem zum Anschlussteil (14) des Kupplungskopfes (2) komplementären Anschlussteil (24) mündet, so dass bei an der Aufnahmeeinheit (4) angekoppeltem Kupplungskopf (2) die Anschlussteile (14,24) von Aufnahmeeinheit (4) und Kupplungskopf (2) dicht miteinander verbunden sind; und - wobei die Position des Anschlussteils (24) in Bezug auf den Kupplungskopf (2) in mindestens eine von der Bewegungsrichtung (H) des Kupplungskopfes (2) abweichende Richtung (R,V,Y,Z) veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dassdie Aufnahmeeinheit (4) in einer Lagerung (6) gelagert ist, die eine Bewegung der Aufnahmeeinheit (4) in mindestens zwei Freiheitsgraden (V,R) erlaubt,und-dass die Lagerung (6) der Aufnahmeeinheit (4) eine Dreh - (R) und eine Linearbewegung (V) der Aufnahmeeinheit (4) erlaubt. DE102020103670A1 B23Q 11/ 10 Rother, Reiner, 72574, Bad Urach, DE Knoll Maschinenbau GmbH, 88348, Bad Saulgau, DE Verfahren zur Kühlung und Schmierung von Zerspanprozessen Vorgeschlagen wird ein universelles Verfahren zum Bereitstellen eines Kühlschmiermittels, umfassend die Erzeugung eines flüssigen Gemenges, welche folgende Schritte aufweist: Zuführung eines bei Raumtemperatur bei einem ersten Druck (P1) flüssigen Kühlmittels (1), Zuführung eines Öls (7) als Schmiermittels zu dem Kühlmittel (1), das unter einem zweiten Druck (P2) stehend, der höher als der erste Druck (P1) ist, zugeführt wird, um dem unter dem ersten Druck (P1) stehenden Kühlmittel (1) zugeführt zu werden, und Bildung eines flüssigen Gemenges aus Kühlmittel (1) und Öl (7), sowie Reduzierung der Drücke (P1, P2), sodass das Kühlmittel (1) gasförmig und das Öl (7) durch den Übergang des Kühlmittels (1) in den gasförmigen Zustand tröpfchenförmig verteilt wird. EP000003519719B1 F16H 57/ 04 Kopp Andreas, DE Audi AG, DE Getriebe mit einem Heizelement zum indirekten heizen eines Betriebsmittels, Kraftfahrzeug Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse, welches in einem Normalbetrieb des Getriebes mit einem Betriebsmittel befüllt ist, und einem Heizelement für das Betriebsmittel. Zur Erfindung gehört außerdem ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Getriebe. Ein Getriebe kann in einem Kraftfahrzeug der Wandlung von mechanischen Größen, insbesondere Kräften, Drehmomenten und/ oder Drehzahlen, insbesondere in einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs, dienen. Beispiele für Getriebe in einem Kraftfahrzeug sind Verteilergetriebe, Differentiale, insbesondere Vorderachsdifferentiale oder Hinterachsdifferentiale, sowie ein Fahrzeuggetriebe, welches eine Motordrehzahl auf eine Antriebsdrehzahl übersetzt. Das Fahrzeuggetriebe kann als Schaltgetriebe, welches manuell durch einen Fahrer geschaltet wird, als Automatikgetriebe, beispielsweise als Wandlerautomatikgetriebe oder Doppelkupplungsgetriebe, oder als automatisiertes Schaltgetriebe ausgebildet sein. Durch Verluste im Getriebe, insbesondere Reibungsverluste an bewegbaren Teilen des Getriebes, kann sich das Getriebe erwärmen. Zur Kühlung sowie zur Schmierung der bewegbaren Teile des Getriebes kann ein Betriebsmittel vorgesehen sein. Erklärung Für jedes veröffentlichte Patent ist der Informationstext nach folgender Reihenfolge gegliedert: Veröffentlichungs-Nummer (fett); IPC - Hauptklasse; Erfinder (kursiv); Anmelder / Inhaber; Titel der Erfindung (fett) / des Patents; Abstract. Patentumschau Normen 49 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 1 Normen der Schmierungstechnik 1.1 Nationale Normen und Entwürfe 1.1.1 DIN-Normen E DIN EN ISO 13736/ A1: 2022-03 Print: 47,10 EUR/ Download: 38,90 EUR Bestimmung des Flammpunktes - Verfahren mit geschlossenem Tiegel nach Abel - Änderung 1: Aktualisierung der Erklärung für systematische Messabweichungen (ISO 13736: 2021/ DAM 1: 2022); Deutsche und Englische Fassung EN ISO 13736: 2021/ prA1: 2022 Determination of flash point - Abel closed-cup method - Amendment 1: Bias statement update (ISO 13736: 2021/ DAM 1: 2022); German and English version EN ISO 13736: 2021/ prA1: 2022 Erscheinungsdatum: 2022-02-04 Einsprüche bis 2022-03-28 Dieses Dokument legt ein Verfahren für die manuelle und automatische Bestimmung des Flammpunktes von brennbaren Flüssigkeiten im geschlossenen Tiegel fest, deren Flammpunkt zwischen -30,0 °C und mindestens 75,0 °C liegt. DIN ISO 23572: 2022-02 Print: 63,20 EUR/ Download: 52,30 EUR Mineralölerzeugnisse - Schmierfette - Probenahme von Fetten (ISO 23572: 2020) Petroleum products - Lubricating greases - Sampling of greases (ISO 23572: 2020) Dieses Dokument legt Verfahren zum Erhalt von Schmierfettproben aus Produktionslosen oder Lieferungen fest und gibt Anleitungen für die Prüfung von Schmierfetten in Verkaufsverpackungen. E DIN 51813: 2022-02 Print: 71,10 EUR/ Download: 58,90 EUR Prüfung von Schmierstoffen - Bestimmung des Gehaltes an festen Stoffen in Schmierfetten - Teilchengrößen über 25 μm Testing of lubricants - Determination of the content of foreign solid matters in lubricating greases - Particle sizes above 25 μm Vorgesehen als Ersatz für DIN 51813: 2016-03 Erscheinungsdatum: 2022-01-14 Einsprüche bis 2022-03-07 Gegenüber DIN 51813: 2016-03 wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) Normative Verweisungen sowie schematische Darstellungen aktualisiert; b) Anwendungsbereich um ergänzende Hinweise angepasst; c) Anmerkung aus Abschnitt 6 entfernt; d) Abschnitt 9 komplett überarbeitet und um ergänzende Hinweise erweitert; e) Korrektur der Berechnungsgleichung in Abschnitt 10; f) Inhalte zwischen Angabe der Ergebnisse und Prüfbericht getrennt, daher Ergänzung eines neuen Abschnittes; g) neue Präzision nach neuer statistischer Auswertung hinterlegt; h) Ergänzung eines Prüfberichts; i) Anhang zwecks Darstellung der geschlossenen Apparatur erweitert; j) Norm redaktionell überarbeitet. Dieses Dokument legt ein Verfahren zur Bestimmung des Gehaltes an festen Stoffen mit Teilchengrößen über 25 μm in Schmierfetten fest. 1.1.2 Stahl-Eisen-Betriebsblätter SEB Z SEB 181303: 1990-07 Tribotechnik; Schmierstoffprüfung; Bestimmung des Verdampfungsverlustes von Schmierfetten; Abdampftest Zurückgezogen, ersetzt durch SEB 181303: 2015-10 SEB 181303: 2015-10 20,00 EUR Tribotechnik; Schmierstoffprüfung; Bestimmung des Verdampfungsverlustes von Schmierfetten; Abdampftest Ersatz für SEB 181303: 1990-07 Z SEB 181305: 1993-04 Tribotechnik; Prüfung der Reaktionen von Schmierfett KP auf Stahloberflächen nach einer Wärmebehandlung bei 120 °C und 150 °C Zurückgezogen, ersetzt durch SEB 181305: 2015-10 SEB 181305: 2015-10 20,00 EUR Tribotechnik; Schmierstoffprüfung; Prüfung der Reaktionen von Schmierfetten mit Stahloberflächen bei erhöhten Temperaturen Ersatz für SEB 181305: 1993-04 1.1.3 Technische Lieferbedingungen des BAAINBw Z BAAINBw TL A-0068: 2016-12 Technische Lieferbedingungen - Kennzeichnung von Betriebsstoffgebinden und deren Packungen Zurückgezogen, ersetzt durch BAAINBw TL A-0068: 2021-12 BAAINBw TL A-0068: 2021-12 Technische Lieferbedingungen - Kennzeichnung von Betriebsstoffgebinden und deren Packungen Ersatz für BAAINBw TL A-0068: 2016-12 Z BAAINBw TL A-0087: 2016-11 Technische Lieferbedingungen - Betriebsstoffe (Bstf) in der Bundeswehr Normen Normen 50 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 Zurückgezogen, ersetzt durch BAAINBw TL A-0087: 2021-12 BAAINBw TL A-0087: 2021-12 Technische Lieferbedingungen - Betriebsstoffe (Bstf) in der Bundeswehr Ersatz für BAAINBw TL A-0087: 2016-11 1.2 Internationale Normen und Entwürfe 1.2.1 EN-Normen keine 1.2.2 ISO-Normen keine 2 Sonstige tribologisch relevante Normen 2.1 Nationale Normen und Entwürfe 2.1.1 DIN-Normen E DIN EN ISO 5755: 2022-02 Print: 214,70 EUR/ Download: 177,80 EUR Sintermetallwerkstoffe - Anforderungen (ISO/ DIS 5755: 2022); Deutsche und Englische Fassung prEN ISO 5755: 2022 Sintered metal materials - Specifications (ISO/ DIS 5755: 2022); German and English version prEN ISO 5755: 2022 Vorgesehen als Ersatz für DIN EN ISO 5755: 2013-01 Erscheinungsdatum: 2022-01-14 Einsprüche bis 2022-03-07 Gegenüber DIN EN ISO 5755: 2013-01 wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) Aufnahme eines Anhangs über die Metallographie von gesinterten Werkstoffen; b) Aufnahme einer Tabelle der Äquivalenzen der Werkstoffe der Norm mit den Werkstoffen anderer internationaler Normen, die üblicherweise verwendet werden: c) Werkstoffe für Lager; d) Werkstoffe für Formteile; e) Werkstoffe auf Kupferbasis für Formteile; f) Aluminium für Formteile; g) weichmagnetische Werkstoffe und neue Werkstoffe. Diese Internationale Norm legt die Anforderungen an die chemische Zusammensetzung sowie die mechanischen und physikalischen Eigenschaften von Sintermetallen für Lager und Formteile fest. Z DIN EN 13001-3-6: 2018-11 Krane - Konstruktion allgemein - Teil 3-6: Grenzzustände und Sicherheitsnachweis von Maschinenbauteilen - Hydraulikzylinder; Deutsche Fassung EN 13001- 3-6: 2018 Zurückgezogen, ersetzt durch DIN EN 13001-3-6: 2022- 01 ZE DIN EN 13001-3-6/ A1: 2020-04 Krane - Konstruktion allgemein - Teil 3-6: Grenzzustände und Sicherheitsnachweis von Maschinenbauteilen - Hydraulikzylinder; Deutsche und Englische Fassung EN 13001-3-6: 2018/ prA1: 2020 DIN EN 13001-3-6: 2022-01 Print: 163,70 EUR/ Download: 135,40 EUR Krane - Konstruktion allgemein - Teil 3-6: Grenzzustände und Sicherheitsnachweis von Maschinenbauteilen - Hydraulikzylinder; Deutsche Fassung EN 13001- 3-6: 2018+A1: 2021 Cranes - General design - Part 3-6: Limit states and proof of competence of machinery - Hydraulic cylinders; German version EN 13001-3-6: 2018+A1: 2021 Ersatz für DIN EN 13001-3-6: 2018-11 Gegenüber DIN EN 13001-3-6: 2018-11 sind folgende Änderungen vorgenommen worden: a) Abschnitt 1, Der Anwendungsbereich wurde konkretisiert; b) Abschnitt 2, Normative Verweisungen aktualisiert; c) Abschnitt 4 bis Abschnitt 7 wurden geändert hinsichtlich der Reduzierung von Risiken: 1) Überschreiten der Festigkeitsgrenzwerte (Fließgrenze, Bruch- und Ermüdungsfestigkeit), 2) elastische Instabilität (knickstabähnliches Verhalten); d) Anhang F „Liste der Gefährdungen“ neu hinzugefügt; e) Anhang ZA wurde grundlegend überarbeitet. Diese Europäische Norm ist gemeinsam mit EN 13001- 1, EN 13001-2 und EN 13001-3-1 anzuwenden sowie mit den einschlägigen EN-Produktnormen für Krane, die allgemeine Bedingungen, Anforderungen und Methoden festlegen, um so anhand der Konstruktion und der theoretischen Verifizierung mechanische Gefährdungen der Hydraulikzylinder, die Teil der lasttragenden Struktur von Kranen sind, zu verhindern. BE DIN EN 13001-3-7: 2019-05 Krane - Konstruktion allgemein - Teil 3-7: Grenzzustände und Sicherheitsnachweise für Maschinenbauteile - Verzahnungen und Getriebe; Deutsche und Englische Fassung prEN 13001-3-7: 2019 Zurückziehung beabsichtigt; kein Bedarf mehr. Wurde von CEN zurückgezogen Einsprüche bis 2022-02-28 E DIN EN 13001-3-8: 2022-02 Print: 195,90 EUR/ Download: 162,00 EUR Krane - Konstruktion allgemein - Teil 3-8: Grenzzustände und Sicherheitsnachweise für Maschinenbauteile - Wellen; Deutsche und Englische Fassung prEN 13001- 3-8: 2021 Cranes - General design - Part 3-8: Limit states and proof competence of machinery - Shafts; German and English version prEN 13001-3-8: 2021 Normen 51 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 Erscheinungsdatum: 2022-01-14 Einsprüche bis 2022-03-07 Dieses Dokument ist zusammen mit EN 13001 1: 2015, EN 13001 2: 2021 und EN 13001-3-4: 2018, siehe Anhang C, anzuwenden. Als solche legen sie allgemeine Bedingungen, Anforderungen und Methoden fest, um mechanische Gefährdungen von Kranen durch Konstruktion und theoretische Überprüfung zu verhindern. Dieses Dokument behandelt spezielle Wellen (Achsen) als integralen Bestandteil von Kranen, die in anderen EN 13001-Normen nicht behandelt werden (z. B. Bolzenverbindungen in EN 13001-3-1). Spezifische Anforderungen für bestimmte Krantypen sind in der entsprechenden Europäischen Norm für den jeweiligen Krantyp enthalten. 2.1.1.1 Übersetzungen DIN 623-1: 2020-06 Print: 128,50 EUR/ Download: 106,30 EUR Rolling bearings - Fundamental principles - Part 1: Designation, marking Wälzlager - Grundlagen - Teil 1: Bezeichnung, Kennzeichnung DIN 983: 2021-06 Print: 108,90 EUR/ Download: 90,10 EUR Retaining rings with lugs for shafts (internal circlips) Sicherungsringe mit Lappen (Halteringe) für Wellen 2.1.2 RAL-Druckschriften Z RAL-GZ 797: 2009-05 Motoreninstandsetzung - Gütesicherung Zurückgezogen, ersetzt durch RAL-GZ 797: 2021-07 RAL-GZ 797: 2021-07 36,67 EUR Motoreninstandsetzung - Gütesicherung Ersatz für RAL-GZ 797: 2009-05 2.2 Internationale Normen und Entwürfe 2.2.1 EN-Normen E prEN ISO 2740: 2021-11 Sintermetalle, ausgenommen Hartmetalle - Zugprobestäbe (ISO/ DIS 2740: 2021) Sintered metal materials, excluding hardmetals - Tensile test pieces (ISO/ DIS 2740: 2021) Vorgesehen als Ersatz für EN ISO 2740: 2009-05 Einsprüche bis 2022-02-02 E DIN EN 15328/ A1: 2022-01 Print: 86,90 EUR/ Download: 72,00 EUR Bahnanwendungen - Bremsen - Bremsbeläge; Deutsche und Englische Fassung EN 15328: 2020/ prA1: 2021 Railway applications - Braking - Brake pads; German and English version EN 15328: 2020/ prA1: 2021 Vorgesehen als Änderung von DIN EN 15328: 2020-10 Erscheinungsdatum: 2021-12-03 Einsprüche bis 2022-01-26 Dieses Dokument legt Anforderungen für Bremsbeläge für Scheibenbremsen von Schienenfahrzeugen fest. Dieses Dokument legt die Anforderungen und allgemeinen Prüfprogramme für Bremsbeläge am Reibungsprüfstand fest. Dieses Dokument deckt nicht die vorgeschriebene Verifizierung von Anhaltewegen fest, die zusätzlich zu Laboruntersuchungen, Prüfstandsversuchen und Betriebserprobungen durchgeführt werden. Zur Bestimmung der Leistung des Bremsbelags in Übereinstimmung mit der Klassifizierung enthält die Norm feste Parameterwerte als Kategorien, die im Absatz über das Klassifizierungsschema definiert sind. Dieses Dokument ist nicht für städtische Schienenbahnen anzuwenden. 2.2.2 ISO-Normen E ISO/ DIS 2740: 2021-11 72,00 EUR Sintermetalle, ausgenommen Hartmetalle - Zugprobestäbe Sintered metal materials, excluding hardmetals - Tensile test pieces Vorgesehen als Ersatz für ISO 2740: 2009-05 Einsprüche bis 2022-02-02 Z ISO 4382-1: 1991-11 Gleitlager; Kupferlegierungen; Kupfer-Gußlegierungen für dickwandige Massiv- und Verbundgleitlager; Identisch mit ISO 4382-1: 1991 Zurückgezogen, ersetzt durch ISO 4382-1: 2021-11 ZE ISO/ FDIS 4382-1: 2021-08 Gleitlager - Kupferlegierungen - Teil 1: Kupfer-Gusslegierungen für dickwandige Massiv- und Verbundgleitlager ISO 4382-1: 2021-11 72,00 EUR Gleitlager - Kupferlegierungen - Teil 1: Kupfer-Gusslegierungen für dickwandige Massiv- und Verbundgleitlager Plain bearings - Copper alloys - Part 1: Cast copper alloys for solid and multilayer thick-walled plain bearings Ersatz für ISO 4382-1: 1991-11 Z ISO 4382-2: 1991-11 Gleitlager; Kupferlegierungen; Kupfer-Knetlegierungen für Massivgleitlager; Identisch mit ISO 4382-2: 1991 Zurückgezogen, ersetzt durch ISO 4382-2: 2021-12 ZE ISO/ FDIS 4382-2: 2021-08 Gleitlager - Kupferlegierungen - Teil 2: Kupfer-Knetlegierungen für Massivgleitlager ISO 4382-2: 2021-12 Gleitlager - Kupferlegierungen - Teil 2: Kupfer-Knetlegierungen für Massivgleitlager Plain bearings - Copper alloys - Part 2: Wrought copper Normen 52 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 alloys for solid plain bearings Ersatz für ISO 4382-2: 1991-11 E ISO/ DIS 6626-1: 2021-12 146,50 EUR Verbrennungsmotoren - Kolbenringe - Teil 1: Ölabstreifringe mit Schlauchfeder allgemein Internal combustion engines - Piston rings - Part 1: Coil spring loaded oil control rings made of cast iron Vorgesehen als Ersatz für ISO 6626: 1989-07 Einsprüche bis 2022-03-10 Z ISO 6691: 2000-05 Thermoplastische Poloymere für Gleitlager - Klassifizierung und Bezeichnung - (ISO 6691: 2000) Zurückgezogen, ersetzt durch ISO 6691: 2021-11 ZE ISO/ FDIS 6691: 2020-12 Thermoplastische Polymere für Gleitlager - Klassifizierung und Bezeichnung ISO 6691: 2021-11 171,30 EUR Thermoplastische Polymere für Gleitlager - Klassifizierung und Bezeichnung Thermoplastic polymers for plain bearings - Classification and designation Ersatz für ISO 6691: 2000-05 Z ISO 7905-2: 1995-02 Gleitlager - Gleitlager-Ermüdung - Teil 2: Prüfung mit zylindrischem Probestab aus metallischem Lagerwerkstoff (ISO 7905-2: 1996) Zurückgezogen, ersetzt durch ISO 7905-2: 2021-12 ZE ISO/ FDIS 7905-2: 2021-09 Gleitlager - Gleitlager-Ermüdung - Teil 2: Prüfung mit zylindrischem Probestab aus metallischem Lagerwerkstoff ISO 7905-2: 2021-12 47,30 EUR Gleitlager - Gleitlager-Ermüdung - Teil 2: Prüfung mit zylindrischem Probestab aus metallischem Lagerwerkstoff Plain bearings - Bearing fatigue - Part 2: Test with a cylindrical specimen of a metallic bearing material Ersatz für ISO 7905-2: 1995-02 E ISO/ DIS 8443: 2021-12 72,00 EUR Wälzlager - Radiallager mit Flansch am Außenring - Flansch - Abmessungen Rolling bearings - Radial ball bearings with flanged outer ring - Flange dimensions Vorgesehen als Ersatz für ISO 8443: 2010-07 Einsprüche bis 2022-02-24 E ISO/ DIS 9608: 2021-11 72,00 EUR Keilriemen - Gleichförmigkeit der Riemen - Prüfverfahren zur Bestimmung der Achsabstandsschwankungen V-belts and V-ribbed belts - Uniformity of belts - Test method for determination of centre distance variation Vorgesehen als Ersatz für ISO 9608: 1994-08 Einsprüche bis 2022-02-15 Z ISO/ TR 10657: 1991-06 Erklärungen zu ISO 76 Zurückgezogen, ersetzt durch ISO/ TR 10657: 2021-11 ISO/ TR 10657: 2021-11 196,20 EUR Explanatory notes on ISO 76 Ersatz für ISO/ TR 10657: 1991-06 E ISO/ DIS 18669-2: 2021-11 72,00 EUR Internal combustion engines - Piston pins - Part 2: Inspection measuring principles Vorgesehen als Ersatz für ISO 18669-2: 2020-04 Einsprüche bis 2022-01-31 ZE ISO/ DIS 22507: 2021-05 Gleitlager - Fluidfilmlager Materialien für Fahrzeug- Turbolader Zurückgezogen, ersetzt durch ISO/ FDIS 22507: 2021-12 E ISO/ FDIS 22507: 2021-12 72,00 EUR Gleitlager - Fluidfilmlager Materialien für Fahrzeug- Turbolader Plain bearings - Fluid film bearing materials for vehicular turbocharger Vorgesehen als Ersatz für ISO 22507: 2018-09; Ersatz für ISO/ DIS 22507: 2021-05 3 Vorhaben 3. 1 DIN-Normenausschuss Fahrweg und Schienenfahrzeuge (FSF) Bahnanwendungen - Radsätze und Drehgestelle - Teil 1: Konstruktionsleitfaden für außengelagerte Radsatzwellen für städtische Schienenbahnen; (Europäisches Normungsvorhaben); NA 087-00-02-01 UA <08701508> Dieses Dokument: - definiert die zu berücksichtigenden Kräfte und Momente in Bezug auf Massen, Antriebs- und Bremsbedingungen. - gibt die Methode der Spannungsberechnung für Radsätze mit innenliegenden Lagersitzen an. - legt die höchstzulässigen Spannungen fest, die bei den Berechnungen für die in EN 13261 definierte Stahlgüte EA1N anzunehmen sind. - beschreibt die Methode zur Bestimmung der höchstzulässigen Spannungen für andere Stahlgüten. - legt die Durchmesser für die verschiedenen Abschnitte des Radsatzes fest und empfiehlt die bevorzugten Formen und Übergänge, um ein angemessenes Betriebsverhalten zu gewährleisten. Dieses Dokument gilt für: - Radsätze im Sinne der EN 13261, auf denen zwei Räder montiert sind und - alle Spurweiten1 Dieses Dokument gilt für Radsätze, die in Fahrzeuge für den konventionellen und städtischen Schienenverkehr eingebaut sind und unter normalen europäischen Bedingungen eingesetzt werden Normen 53 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 sollen. Vor der Anwendung dieser Norm ist im Zweifelsfall zu klären, ob es sich um normale Eisenbahnbetriebsbedingungen handelt und ob ein zusätzlicher Auslegungsfaktor auf die maximal zulässigen Spannungen angewendet werden muss. Die Berechnung von Radsätzen für Sonderanwendungen (z. B. Stopf-, Zieh- und Richtmaschinen) darf nach dieser Norm nur für die Lastfälle freies Rollen und Rollen im Zugverband erfolgen. Diese Norm gilt nicht für Arbeitslastfälle. Diese werden gesondert berechnet. 1) Wenn die Spurweite nicht Standard ist, müssen bestimmte Formeln angepasst werden. Bahnanwendungen - Reibungsmanagement zwischen Rad und Schiene - Teil 1-2: Vorrichtungen und Anwendung - Kraftschlussmodifikatoren; (DIN CEN/ TS 15427-1-2: 2021-03); (Europäisches Normungsvorhaben); NA 087-00-03 AA <08701510> Dieses Dokument beschränkt sich darauf, die Anforderungen beim Auftragen von Material auf die aktive Kontaktfläche zwischen Radlauffläche und Fahrfläche der Schiene festzulegen, und umfasst fahrzeugseitige und gleisseitige Vorrichtungen. Dieses Dokument deckt nur die Vorrichtungen und Anwendung von Materialien auf der aktiven Kontaktfläche ab. Dieses Dokument definiert - die Eigenschaften, die Ausrüstungssysteme für Fahrflächenbehandlung für die Kontaktfläche zwischen Rad und Schiene erfüllen müssen, zusammen mit geeigneten Inspektions- und Prüfverfahren, die zur Verifikation durchzuführen sind, - alle relevanten Begriffe, die spezifisch für die Anwendung von Kraftschlussmodifikatoren auf die Kontaktfläche zwischen Rad und Schiene sind. Dieses Dokument ist nur für Vollbahnen anzuwenden. Anmerkung: Dieses Dokument kann auch für andere Schienennetze verwendet werden, z. B. städtische Schienenbahnen. Bahnanwendungen - Reibungsmanagement zwischen Rad und Schiene - Teil 1-3: Vorrichtungen und Anwendung - Kraftschlusserhöhende Materialien; (DIN CEN/ TS 15427-1-3: 2021-06); (Europäisches Normungsvorhaben); NA 087-00-03 AA <08701511> Dieses Dokument beschränkt sich darauf, die Anforderungen bei der Anwendung von kraftschlusserhöhenden Materialien auf die Kontaktfläche zwischen Radlauffläche und Fahrfläche der Schiene festzulegen, und umfasst sowohl fahrzeugseitige als auch gleisseitige Lösungen. Dieses Dokument deckt nur die Vorrichtungen und Anwendung von kraftschlusserhöhenden Materialien auf die aktive Kontaktfläche ab. Dieses Dokument definiert: - die Eigenschaften, die Systeme bei der Applikation von kraftschlusserhöhenden Materialien an der Kontaktfläche zwischen Rad und Schiene erfüllen müssen, zusammen mit geeigneten Inspektions- und Prüfverfahren, die zur Verifikation durchzuführen sind, - alle relevanten Begriffe, die spezifisch für kraftschlusserhöhenden Materialien für die Kontaktfläche zwischen Rad und Schiene sind. Dieses Dokument ist nur für Vollbahnen anzuwenden. Anmerkung 1: Dieses Dokument kann auch für andere Schienennetze verwendet werden, z. B. städtische Schienenbahnen. Anmerkung 2: Wo andere Technologien als die Anwendung von kraftschlusserhöhenden Materialien zur Beeinflussung der Kontaktfläche zwischen Rad und Schiene verwendet werden, liegen diese nicht im Anwendungsbereich dieses Dokuments, es kann jedoch als Leitlinie verwendet werden. Bahnanwendungen - Reibungsmanagement zwischen Rad und Schiene - Teil 2-2: Eigenschaften und Merkmale - Kraftschlussmodifikatoren; (DIN CEN/ TS 15427-2-2: 2021-03); (Europäisches Normungsvorhaben); NA 087-00-03 AA <08701512> Dieses Dokument legt die Anforderungen an Materialien für die Anwendung auf der Kontaktfläche zwischen der Radlauffläche und der Fahrfläche der Schiene (aktive Kontaktfläche) fest. Sie kann direkt oder indirekt auf die Radlauffläche oder die Schiene angewendet werden. Es beschreibt die erforderlichen Informationen für die meisten Genehmigungsverfahren, das Prüfverfahren und die regelmäßige Kontrolle/ Überwachung des Materials. Dieses Dokument behandelt keine kraftschlusserhöhende Materialien wie etwa: - Sand; - Haftverstärker. Bahnanwendungen - Reibungsmanagement zwischen Rad und Schiene - Teil 2-3: Eigenschaften und Merkmale - Kraftschlusserhöhende Materialien; (DIN CEN/ TS 15427-2-3: 2021-06); (Europäisches Normungsvorhaben); NA 087-00-03 AA <08701513> Dieses Dokument legt die Anforderungen an kraftschlusserhöhende Materialien für die Anwendung auf der Kontaktfläche zwischen Radlauffläche und Fahrfläche der Schiene (aktive Kontaktfläche) fest. Diese können direkt oder indirekt auf die Radlauffläche oder die Schiene angewendet werden. Es beschreibt die erforderlichen Informationen für die meisten Genehmigungsverfahren, das Prüfverfahren und die regelmäßige Kontrolle/ Überwachung des Materials. Dieses Dokument behandelt keine Kraftschlussmodifikatoren. Zu Kraftschlussmodifikatoren siehe CEN/ TS 15427-2- 2: 2021. 3. 2 DIN-Normenausschuss Materialprüfung (NMP) Prüfung von Schmierstoffen - Bestimmung des Tieftemperatur-Drehmomentverhaltens von Schmierfetten; NA 062-06-52 AA <06236276> Dieses Dokument legt ein Verfahren zur Bestimmung des Drehwiderstandes von axial belasteten Wälzlagern in Abhängigkeit des zu deren Schmierung eingesetzten Schmierfettes bei Temperaturen bis -73 °C fest. Das Verfahren ist geeignet für Messungen des Startmoments ab einem Wert von 25 Nmm. Normen 54 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 3.3 DIN-Normenausschuss Wälz- und Gleitlager (NAWGL) Gleitlager - Gerollte Buchsen - Teil 1: Maße (ISO 3547- 1: 2018); (DIN ISO 3547-1: 2015-12); NA 118-02-03 AA <11800547> Dieses Dokument legt die Maße und Bezeichnung von gerollten Buchsen aus Einstoff- und Mehrschichtwerkstoffen zur Verwendung als Gleitlager fest. 3. 4 DIN-Normenausschuss Werkstofftechnologie (NWT) Metallpulver - Bestimmung der Presskörperfestigkeit von Probekörpern mit rechteckigem Querschnitt unter Biegebeanspruchung; (DIN ISO 3995: 1991-05); (Europäisches Normungsvorhaben); NA 145-01-02 AA <14500206> Dieses Dokument behandelt ein Prüfverfahren zur Bestimmung der Presskörperfestigkeit durch Messung der Biegebruchfestigkeit von Probekörpern (Presskörpern) mit rechteckigem Querschnitt. 4 Erklärung über die technischen Regeln Soweit bekannt sind zu den einzelnen Dokumenten Preise angegeben. Ein Preisnachlass auf DIN-Normen und DIN SPEC wird gewährt für Mitglieder des DIN in Höhe von 15 % und für Angehörige anerkannter Bildungseinrichtungen (Bestellung muss mit Nachweis versehen sein) in Höhe von 50 %. Alle DIN-Normen, DIN-Norm-Entwürfe, DIN SPEC und Beiblätter können ohne Mehrpreis im Monatsabonnement bezogen werden. Bei der Bestellung ist die genaue Bezeichnung des Fachgebietes, möglichst unter Verwendung der ICS-Zahlen, anzugeben (siehe DIN- Mitt. 72. 1993, Nr. 8, S. 443 bis 450). Ein Anschriftenverzeichnis der Stellen im Ausland, bei denen Deutsche Normen eingesehen und bestellt werden können, wird vom Beuth Verlag GmbH, AuslandsNormen-Service, 10772 Berlin, kostenlos abgegeben. Die Ausgabedaten der anderen technischen Regeln sind nicht immer identisch mit ihrem Erscheinungstermin oder mit dem Beginn ihrer Gültigkeit. Um eine möglichst vollständige Information zu geben, werden Entwürfe von anderen technischen Regeln auch bei bereits abgelaufener Einspruchsfrist angezeigt. Voraussetzung für die Aufnahme einer Titelmeldung in die DITR-Datenbanken ist das Vorliegen eines Belegexemplars der technischen Regel. Alle regelerstellenden Organisationen werden daher gebeten, Belegstücke zu Veränderungen ihrer Regelwerke mit Preisangabe an folgende Anschrift zu senden: Deutsches Informationszentrum für technische Regeln (DITR), 10772 Berlin. Erklärung der im DIN-Anzeiger für technische Regeln verwendeten Vorzeichen: V = DIN SPEC (Vornorm) F = DIN SPEC (Fachbericht) P = DIN SPEC (PAS) A = DIN SPEC (CWA) G = Geschäftsplan (GP → einer DIN SPEC (PAS)) E = Entwurf M = Manuskriptverfahren C = Corrigendum/ Berichtigung Ü = Übersetzung B = Beabsichtigte Zurückziehung (BV → einer Vornorm, BE → eines Entwurfs) Z = Zurückziehung (ZV → einer Vornorm, ZE → eines Entwurfs) 4.1 Europäische und internationale Normungsergebnisse 4.1.1 Europäische Normen Der Druck der vom Europäischen Komitee für Normung (CEN) angenommenen EN als DIN-EN-Norm ist vorgesehen. Bis zu deren Veröffentlichung kann das Vormanuskript in deutscher Sprachfassung (falls vorhanden) beim Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin, gegen Kostenbeteiligung bezogen werden. Der Druck der vom Europäischen Komitee für Elektrotechnische Normung (CENELEC) angenommenen EN und HD als DIN-ENbzw. DIN-EN-Norm mit VDE- Klassifizierung ist in Vorbereitung. Bis zu deren Veröffentlichung kann das Vormanuskript bei der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE, Stresemannallee 15, 60596 Frankfurt, gegen Kostenbeteiligung bezogen werden. Die Übernahme der vom Europäischen Institut für Telekommunikationsnormen (ETSI) angenommenen EN in das Deutsche Normenwerk ist in Vorbereitung. Bis zur Übernahme als DIN-Norm kann das Vormanuskript bei der DKE gegen Kostenbeteiligung bezogen werden. 4.1.2 Europäische Norm-Entwürfe Die spätere Übernahme der von CEN und CENELEC veröffentlichten Norm-Entwürfe (prEN) und der von CENELEC herausgegebenen HD-Entwürfe (prHD) in das Deutsche Normenwerk ist vorgesehen. Hinsichtlich der Schlussentwürfe (prEN) von CEN, die ohne Einspruchsfristen angezeigt werden, können Vormanuskripte in deutscher Sprachfassung (falls vorhanden) zu den angegebenen Preisen bezogen werden. Bei Dokumenten, die im Parallelen Umfrageverfahren bei IEC und CENELEC erschienen sind, ist in Klammern die Nummer des IEC-Dokumentes angegeben. Normen 55 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 Diese Entwürfe können bei der DKE gegen Kostenbeteiligung bezogen werden. Stellungnahmen sind bis zum angegebenen Termin an die DKE zu richten. Die vom ETSI veröffentlichten Entwürfe für Europäische Normen (prEN) sollen später in das Deutsche Normenwerk übernommen werden. Diese Entwürfe (überwiegend in englischer Sprache) können bei der DKE gegen Kostenbeteiligung bezogen werden. Stellungnahmen sind bis zum angegebenen Termin an die DKE zu richten. 4.1.3 Internationale Normen und Norm-Entwürfe Die Ergebnisse der Arbeit der Internationalen Organisation für Normung (ISO) und der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) sowie der ISO/ IEC- Arbeit können im DIN Deutsches Institut für Normung e. V., Burggrafenstraße 6, 10787 Berlin, IEC-Normen und IEC-Entwürfe zusätzlich bei der DKE eingesehen werden. Die Ergebnisse der ISO- und IEC-Arbeit sind in Englisch und/ oder Französisch erhältlich. Sie liegen in deutscher Übersetzung vor, wenn sie gleichzeitig als Europäische Normen oder DIN-ISO- oder DIN-IEC-Normen übernommen werden. Kopien der ISO-Norm-Entwürfe können beim DIN Deutsches Institut für Normung e. V. (AuslandsNormen- Service), 10772 Berlin, bezogen werden. Europäische und Internationale Technische Spezifikationen (TS) und Berichte (TR) sowie Internationale öffentlich verfügbare Spezifikationen (PAS) Europäische und Internationale Technische Spezifikationen werden herausgegeben, wenn ein Norm-Entwurf keine ausreichende Zustimmung zur Veröffentlichung als Norm erreichen konnte oder wenn sich ein zu normender Gegenstand noch in der Entwicklungs- oder Erprobungsphase befindet. Europäische und Internationale Technische Berichte dienen zur Bekanntmachung bestimmter Daten, die für die europäische bzw. internationale Normungsarbeit von Nutzen sind. Europäische Technische Spezifikationen werden in der Regel als DIN SPEC (Vornorm) übernommen. Europäische und Internationale Technische Spezifikationen werden spätestens drei Jahre nach ihrer Veröffentlichung mit dem Ziel überprüft, die für die Herausgabe einer Norm erforderliche Einigung anzustreben. Europäische Technische Berichte können bei Bedarf als DIN SPEC (Fachbericht) übernommen werden. Internationale öffentlich verfügbare Spezifikationen (PAS) können von der ISO herausgegeben werden, wenn sich ein Thema noch in der Entwicklung befindet oder wenn aus einem anderen Grund derzeit noch keine Internationale Norm veröffentlicht werden kann. Eine PAS kann auch ein in Zusammenarbeit mit einer externen Organisation erarbeitetes Dokument sein, das nicht den Anforderungen einer Internationalen Norm entspricht. Europäische und Internationale Workshop Agreements (CWA und IWA) Diese Dokumente sind Ergebnisse von Arbeiten europäischer oder internationaler Expertengruppen (Workshops) im Rahmen von CEN/ CENELEC und ISO/ IEC, jedoch außerhalb der Technischen Komitees. Sie liegen, falls nicht anders angegeben, in englischer Fassung vor. 5 Herausgeber und Bezugsquellen 5.1 Deutsche Normen Herausgeber: DIN Deutsches Institut für Normung e. V., 10772 Berlin Bezug: Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin 5.2 Europäische Normen Herausgeber: European Committee for Standardization (CEN), 17, Avenue Marnix, 1000 BRUXELLES, BEL- GIEN Bezug: Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin 5.3 ISO-Normen Herausgeber: International Organization for Standardization, Case postale 56, 1211 GENÈVE 20, SCHWEIZ- Bezug: Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin 5.4 RAL-Druckschriften Herausgeber: RAL Deutsches Institut für Gütesicherung und Kennzeichnung e. V., Fränkische Straße 7, 53229 Bonn Bezug: RAL Deutsches Institut für Gütesicherung und Kennzeichnung e. V., Fränkische Straße 7, 53229 Bonn Beuth Verlag GmbH Am DIN-Platz, 10787 Berlin 5.5 Stahl-Eisen-Betriebsblätter Herausgeber: Stahlinstitut VDEh, Postfach 10 51 45, 40042 Düsseldorf Bezug: Beuth Verlag GmbH Am DIN-Platz, 10787 Berlin Stahlinstitut VDEh, Postfach 10 51 45, 40042 Düsseldorf 5.6 Technische Lieferbedingungen des BAAINBw Herausgeber: Bundesamt für Ausrüstung, Informationstechnik und Nutzung der Bundeswehr (BAAINBw), Postfach 30 01 65, 56057 Koblenz Bezug: Bundesamt für Ausrüstung, Informationstechnik und Nutzung der Bundeswehr (BAAINBw), Postfach 30 01 65, 56057 Koblenz Normen 56 Tribologie + Schmierungstechnik · 69. Jahrgang · 3/ 2022 Eine Zeitschrift des Verband Schmierstoff-Industrie e. V. SCHMIERSTOFF SCHMIERUNG www.sus.expert Hier können Sie die Zeitschrift kostenlos abonnieren. E R S C H E I N T V I E R M A L I M J A H R Checkliste Autorenangaben Federführender Autor: F Postanschrift F Telefon- und Faxnummer F eMail-Adresse Alle Autoren: F Akademische Grade, Titel F Vor- und Zunamen F Orcid-ID F Institut/ Firma F Ortsangabe mit PLZ Umfang/ Form F bis ca. 3500 Wörter F neue deutsche Rechtschreibung und Kommasetzung bitte nach Duden oder Englisch nach Oxford English Dictionary Daten F Beitrag in WORD und als PDF (beide mit Bildern und Bildunterschriften etc.) F Bilddaten unbedingt zusätzlich als tif oder jpg (300 dpi/ ca. 2000 x 1200 Pixel der Originaldatei) Vektordaten als eps Manuskript F kurzer, prägnanter Titel F deutsche Zusammenfassung, 5 bis 10 Zeilen, ca. 100 Wörter F Schlüsselwörter, 6 bis 8 Begriffe F englisches Abstract, 5 bis 10 Zeilen, ca. 100 Wörter (bitte von einem Muttersprachler prüfen lassen) F Keywords, 6 bis 8 Begriffe F Bilder/ Diagramme/ Tabellen (bitte durchnummerieren und Nummern im Text erwähnen) F Bild- und Diagramm-Unterschriften, Tabellen-Überschriften F Literaturangaben Manuskript und Daten bitte an Dr. Manfred Jungk eMail: manfred.jungk@mj-tribology.com Tel.: +49 (0)6722 500836 Fax: +49 (0)6722 7506685 Nach Abschluss der Satzarbeiten erhalten Sie einen Korrekturabzug mit der Bitte um kurzfristige Durchsicht und Freigabe. Änderungen gegen das Manuskript sind in diesem Stadium nicht mehr möglich. Bitte beachten Sie ferner Redaktion und Verlag gehen davon aus, dass die Autoren zur Veröffentlichung berechtigt sind, dass die zur Verfügung gestellten Texte und das Bildmaterial nicht Dritte in ihren Rechten verletzen und dass bei Bildmaterial, wo erforderlich, die Quellen angeben sind. Bitte holen Sie im Zweifelsfall eine Abdruckgenehmigung beim Rechteinhaber ein. Redaktion und Verlag können keine Haftung für eventuelle Rechtsverletzungen übernehmen. Open Access Der freie Zugang zum Wissen ist uns ein wichtiges Anliegen. Deshalb haben Sie selbstverständlich auch die Möglichkeit, Ihren Beitrag in der Tribologie und Schmierungstechnik sofort allen Interessenten digital zugänglich zu machen. Davon profitieren nicht nur Sie mit einer erhöhten Reichweite, sondern Forscherinnen und Forscher weltweit. Um die hohe Qualität und umfangreiche Indexierung zu garantieren, können wir diesen Service leider nicht kostenlos anbieten. Den vollen OpenAccess-Service erhalten Sie bei uns für eine einmalige Article Processing Charge von 1.850,00 € netto (zzgl. MwSt.). Herausgeber Dr. Manfred Jungk Verlag expert verlag Ein Unternehmen der Narr Francke Attempto Verlag GmbH + Co. KG Dischingerweg 5 D-72070 Tübingen Tel.: +49 (0)7071 97 556 0 Fax: +49 (0)7071 97 97 11 eMail: info@verlag.expert www.expertverlag.de Redaktion Dr. rer. nat. Erich Santner eMail: esantner@arcor.de Tel.: +49 (0)2289 616136 Ulrich Sandten-Ma eMail: sandten@verlag.expert Tel.: +49 (0)7071 97 556 56 Tribologie und Schmierungstechnik Organ der Gesellschaft für Tribologie Organ der Österreichischen Tribologischen Gesellschaft Organ der Swiss Tribology Ihre Mitarbeit in Tribologie und Schmierungstechnik ist uns sehr willkommen! ISSN 0724-3472 Aus Wissenschaft und Forschung Science and Research www.expertverlag.de Benjamin Lehmann, Francisco Gutiérrez Guzmán, Georg Jacobs Einfluss von Eiskollisionslasten am Propeller auf die Kontaktzustände in den Antriebsstranggleitlagern von Schiffen Thomas Koch, Ralf Gläbe, Dominik Wenzel, Antje Siol, Jan Köser, Jorg Thoeming, Shannon Mesing, Roland Larek, Antonio Gavalás-Olea, Imke Lang Nachhaltige Schmierstoff-Additive auf Basis von Mikroalgen in der Umformung und Zerspanung (Teil-1) Thomas Koch, Ralf Gläbe, Dominik Wenzel, Shannon Mesing, Kenneth Wilke, Roland Larek Nachhaltige Schmierstoff-Additive auf Basis von Mikroalgen in der Umformung und Zerspanung (Teil-2) Melanie Platzer, Sandra Kiese Pflanzliche Antioxidantien für Bioschmierstoffanwendungen