Tandwielen draaien maar door

trends in tandwielenEr gebeurt veel in tandwielenland. De digitalisering rukt in snel tempo op en dat brengt veel mogelijkheden met zich mee. Niet alleen voor ontwerpers en engineers, ook voor productiebedrijven, machinebouwers en eindgebruikers. Behalve technische vooruitgang zelf hebben politieke en maatschappelijke trends een sterke invloed op de huidige ontwikkelingen in de sector.

De wereld verandert, de markt verandert – de tandwielindustrie zal dus ook moeten veranderen. De grootste invloed op de tandwielmarkt ligt momenteel bij de elektrische voertuigaandrijving. De e-drive leidt tot nieuwe ontwikkelprogramma’s, productielijnen, klanten, toepassingen en organisatiemodellen. Op dit congres werd meer gesproken over digital twins, simulaties en aandrijfconcepten voor elektrische voertuigen dan over harding en tandflankspeling. Duidelijk is in elk geval dat de wereld niet zonder tandwielen kan – ook de elektrische wielnaafaandrijving niet.

Uitdagingen

Elektrische aandrijvingen namen eerst de rol van mechanische transmissies over, vervolgens de rol van hydrauliek en pneumatiek en nu vervangen ze steeds meer verbrandingsmotoren. Dit alles gebeurt in het kader van duurzaamheid en het verminderen van het energieverbruik van applicaties. Bij dat laatste is een belangrijke rol weggelegd voor het verminderen van de wrijving.

Dit probleem kunnen individuele bedrijven niet in hun eentje oplossen. Daarom is 32 jaar geleden de Forschungsvereinigung Antriebstechnik (FVA) opgericht, met als doel tot non-competitief onderzoek naar aandrijfsystemen te komen. Oorspronkelijk telde de vereniging acht leden, inmiddels zijn het er 203.

Digital twins vormen de basis voor allerlei toepassingen die het ontwerp, het energieverbruik en de duurzaamheid van tandwieloverbrengingen kunnen verbeteren. Dat begint bij simulaties van het mechanisch, trillings- tribologisch en thermisch gedrag en gaat via prototyping en het productieproces tot en met conditiebewaking in de praktijk. De vraag is hoever we vooruit en hoe diep we kunnen kijken? Kunnen we gedrag tot op moleculair niveau voorspellen en volgen, en heeft dat zin?

Digitalisering

In auto’s is 20% van het energieverlies te wijten aan wrijving, dus die moet worden aangepakt. Het verder ontwikkelen en het schoon houden van smeermiddelen heeft in de loop der jaren al veel verbetering gebracht. Maar kunnen we hier nog meer bereiken, en hoe?

Modellering biedt hier uitkomst; engineers zouden middels kwantummechanische berekeningen nog stappen kunnen maken. Het probleem is alleen dat we dat met de huidige computertechnologie nog onvoldoende kunnen. Digital twins helpen al wel. Fysieke modellen, sensoren, conditiebewaking en op data gebaseerde modellen dragen allemaal hun steentje bij.

Ook in de productie zien we dat er vorderingen worden gemaakt. Integrated Manufacturing Process Simulation (IMPS) biedt mogelijkheden om efficiënter en met minder energie te produceren. Maar uiteindelijk moeten ingenieurs nog steeds beslissen hoeveel dieper ze in alle mechanismen willen duiken, tot uiteindelijk op atomair niveau.

Het volledig artikel vindt u in het november 2019 nummer van Aandrijven & Besturen.