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Sensoren direkt im Bremsbelag integriert

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Mit einem speziellen Fertigungsverfahren haben Forscher Sensoren direkt in den Bremsbelag integriert. Damit soll nicht nur der Verschleiß der Bremsen ermittelt werden, sondern auch Rückschlüsse über den Bremsbelag hinaus.

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Forscher haben Sensoren direkt in die Bremsbeläge integiert. Dazu haben sie sich der Fertigung aus flüssiger Phase bedient.
Forscher haben Sensoren direkt in die Bremsbeläge integiert. Dazu haben sie sich der Fertigung aus flüssiger Phase bedient.
(Bild: Fraunhofer LBF)

Sicher bremsen und jederzeit den Zustand der Bremsbelege kennen: Forscher haben gemeinsam mit einem Unternehmen Sensoren in Bremsbelege integriert. Bei der Leverkusener LF entwickeln die Mitarbeiter Reibmaterialien für Industrie-Kupplungen und Bremsbelege. Das Besondere ist die Art der Fertigung aus flüssiger Phase und drucklos bei niedrigen Temperaturen von RT -120 °C. Die vorher ausgewählten Sensoren werden kontaktiert und anschließend in die Flüssigphase integriert.

Jetzt liefern die Sensoren aus dem Inneren des Reibbelages die Daten, und das vor und nach den Bremsvorgängen als auch während umfangreicher Bremstests. Bereits die Vortests zeigten, wie sensibel die integrierte Sensorik gegenüber äußeren Lasten und Druckwechseln war. Durch die Integration mehrerer Sensoren in einem Bremsbelag konnte das Team zudem Zustände ungleicher Druckverteilung im Bremsbelag identifizieren.

Algorithmus beurteilt den Verschleiß

Entsprechende Messungen der Schwingungseigenschaften der Sensoren in Verbindung mit dem Reibbelag lieferten den Experten zudem Aussagen über die Schichtdicke des Reibbelags treffen.

„Dadurch kann der eingesetzte Auswertalgorithmus zukünftig den Verschleißzustand der Reibbeläge beurteilen und Schädigungen durch Steifigkeitsänderungen der Reibschicht erkennen. Langfristig sehen wir die Möglichkeit, selbstoptimierende Bremssysteme mit solchen Informationen anzulernen“, erklärt Jonas Martin Brandt, der das Projekt im Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Darmstadt des Fraunhofer LBF betreut.

In abschließenden Tests an einem Bremsenprüfstand setzten die Forscher die Sensoren in den Bremsbelägen den für Bremsvorgänge typischen Lasten und Temperaturen aus. Analysiert wurden dabei die Wechselwirkungen verschiedener Bremsdrücke mit der Bremshydraulik, so dass die Fachleute die optimale Krafteinleitung für die verschiedenen Druckbereiche ermitteln konnten.

Nächster Schritt: KI-Algorithmen

„Zukünftig sind durch die eingebettete Sensorik Rückschlüsse über den eigentlichen Bremsbelag hinaus möglich. So lässt sich das typische Verhalten von Brems- oder Kupplungsanwendungen erkennen und gegebenenfalls verbessern“, prognostiziert Brandt. Aus den positiven Ergebnissen des Projekts ergeben sich Möglichkeiten für industrielle Anwendungen.

Im nächsten Schritt werden die Experten untersuchen, inwiefern die Bestimmung nicht direkt messbarer Parameter und Informationen über entsprechende KI-Algorithmen möglich ist und welche weitere Sensorik sich für die Integration in entsprechende Reibbeläge eignet.

Video: Sensoren in Bremsbelege

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