ENDURE – Entwicklung einer adaptiven Regelung für ölgeschmierte Systeme auf der Modellebene

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Sandro Wartzack
• Fachliche Zuordnung: Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 539594388

Reibung und Verschleiß treten in einer Vielzahl von technischen Systemen auf, z. B. an den Kontaktflächen von Maschinenelementen, wie Wälz- und Gleitlagern und Getrieben. Die Reduzierung von Reibung und Verschleiß in ölgeschmierten Kontakten von Maschinenelementen ist daher eine wichtige Strategie zur Entwicklung energieeffizienter und langlebiger technischer Produkte. Um Reibung und Verschleiß zu minimieren, wird in tribologischen Systemen häufig Öl als Schmiermedium eingesetzt, mit dem Ziel, die Kontaktflächen der Gleit- und Wälzkontakte voneinander zu trennen. Von besonderer Bedeutung ist dabei die Schmierfilmhöhe. Sie beschreibt die Dicke der Schmierstoffschicht, welche die Kontaktpartner trennt. Einerseits muss immer eine kritische Schmierfilmdicke überschritten werden, um Verschleiß zu vermeiden, andererseits darf sie nicht zu groß werden, da zu viel Schmierstoff die Reibung durch den Flüssigkeitswiderstand erhöht. Daher ist es wünschenswert, die Schmierfilmhöhe möglichst optimal einzustellen, um einen Kompromiss zwischen geringer Reibung und geringem Verschleiß zu erreichen. Das Ziel des vorliegenden Antrags ist deshalb die Entwicklung einer adaptiven Regelung ölgeschmierter Systeme, mit der die optimale Schmierfilmhöhe automatisch eingestellt und bei wechselnden Betriebsbedingungen aufrechterhalten werden kann. Durch die Vermeidung von Verschleiß und die Steigerung der Ressourceneffizienz, durch Minimierung der Reibung, kann die Lebensdauer geschmierter Maschinenelemente gesteigert werden. Mit der angestrebten, adaptiven Regelung soll ein ölgeschmiertes technisches System in die Lage versetzt werden, selbsttätig, anhand von gemessenen Betriebsparametern des aktuellen Zustands, eine optimale Schmierstoffmenge in den tribologischen Kontakt einzubringen. Der Stand der Forschung zur adaptiven Schmierung in tribologischen Systemen zeigt, dass bisher nur unzureichende Ansätze zur Verfügung stehen. Im vorliegenden Antrag soll das Ziel der Entwicklung einer adaptiven Regelung durch die Kopplung eines echtzeitfähigen Berechnungsmodells zur Schmierfilmhöhen- und Reibungsberechnung (im Betrieb) und eines mit Prüfstands- und Versuchsdaten trainierten KI-Modells erreicht werden. Durch die Kombination der beiden Modelle soll ein sogenanntes Greyboy-Modell entwickelt werden, das als Kernstück der, in diesem Antrag zu entwickelnden, adaptiven Schmierung dienen soll. Die Entwicklung und Validierung erfolgt unter anderem auf Modellebene an einem Zweischeiben-Tribometer. Zum Abschluss des geplanten Forschungsvorhabens sollen die gewonnenen Ergebnisse für den Erkenntnistransfer aufbereitet werden, um eine Übertragung auf andere technische Systeme zu ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen