Starker Nachwuchs
Von
Walzen, Weichen, Wirbeln
MaschinenbauRUBIN ist da
Walzen aus Pulver, Weichen für das unterirdische
Transportsystem CargoCap, winzige Wirbel, die Flugzeugen
gefährlich werden können, neue Klimaanlagen
für Autos – das ist nur eine kleine Auswahl
der Forschungsgegenstände, mit denen sich die Maschinenbauer
der RUB befassen. Das Fachgebiet präsentiert sich
in seiner ganzen Vielfalt in einer eigenen Sonderausgabe
des Wissenschaftsmagazins RUBIN, die jetzt erschienen
ist.
Herkömmliche Walzen, die z.B. Rohstoffe für
Zement zerkleinern, beißen sich an dem groben
und harten Mahlgut schnell die Zähne aus: Die aufgeschweißte
Walzenoberfläche wird zerfurcht, platzt ab, hält
gerade mal ein halbes Jahr. Fünfmal so lange halten
die Walzen, die RUB-Werkstoffwissenschaftler um Prof.
Dr. Werner Theisen entwickelt haben: Sie bestehen aus
harten Partikeln, die in ein weicheres Material eingebettet
sind, so dass sie elastisch genug sind, um nicht zu
reißen, aber widerstandsfähig genug, um Furchen
zu widerstehen. Die richtige Zusammensetzung und optimale
Verteilung der Partikel ermöglicht die Pulvermetallurgie.
Beide Werkstoffe liegen in Pulverform vor, werden gut
vermischt und erst dann „zusammen gebacken“.
Haltbarkeit ist auch eine Eigenschaft, die Juniorprofessor
Dipl.-Ing. Lutz Hohaus und Dr.-Ing. Jan Scholten interessiert.
Sie untersuchen eine neue Weichentechnik für das
unterirdische Transportsystem CargoCap, in dem nach
dem Rohrpostprinzip Waren unterirdisch befördert
werden sollen. Damit die Caps, die zwar in Verbänden,
aber unverbunden, hintereinander her fahren, ihre Fahrt
nicht verlangsamen müssen, wenn ein Cap eine Kurve
nehmen will, entwickelte man eine seitliche Führungsschiene,
in den ein Arm am Cap greift, um sich auf das Zielgleis
„hinüber zu ziehen“. Während der
Durchfahrt durch diese Weiche werden der Arm, das Ausgangsgleis
und die Führungsschiene belastet, der Schwerpunkt
des Caps verlagert sich. Um diese Belastungen zu untersuchen,
setzen die Forscher ein verkleinertes Modell ein. Aussagekräftig
sind die Ergebnisse dieser Modellfahrten aber nur dann,
wenn vielfältig physikalische Gegebenheiten einkalkuliert
sind: Z.B. beträgt das Gewicht eines Fahrzeugs,
wenn man seine Größe halbiert, nicht die
Hälfte des Originalgewichts. Auch die Beschleunigung
verändert sich nach eigenen Gesetzmäßigkeiten.
Um wirklichkeitsgetreue Gegebenheiten zu schaffen, nutzen
und optimieren die Ingenieure u.a. eine spezielle Software.
Sicherheit im Flugzeug
Sicherheit im Flugzeug ist das Ziel der Berechnungen
von Prof. Dr. Horst Stoff und Dipl.-Ing. Jens Kuss:
Mittels komplizierter Rechenverfahren gelang es ihnen,
eine Kenngröße zu identifizieren, die einen
drohenden Strömungsabriss in einer Turbine zuverlässig
vorhersagt. Ein Strömungsabriss in einer Flugzeugturbine
beginnt mit kleineren Druckschwankungen und kann fatale
Folgen haben. Kehrt sich die Strömungsrichtung
um, entsteht ein Rückstoß entgegen der gewünschten
Schubrichtung. Auch wenn die Strömung sich nicht
komplett umkehrt, sondern es zu Strömungsablösungen
innerhalb der Turbine kommt, drohen gefährliche
Schäden, durch die entstehenden Vibrationen kann
das Material zerstört werden. Anhand der ermittelten
Kenngröße lassen sich drohende Strömungsunregelmäßigkeiten
früh erkennen und gezielt verhindern.
Heiße Luft spielt auch bei Klimaanlagen in Autos
eine Rolle – sie soll abgekühlt werden, und
das möglichst energiesparend und umweltfreundlich.
Als neues Kühlmittel haben die Ingenieure um Prof.
Dr. Eckhard Weidner und Dr. Sabine Kareth Kohlendioxid
im Auge. Es ist nicht brennbar, ungiftig und –
anders als das ehemals oft eingesetzte und jetzt verbotene
Kühlmittel FCKW – nicht ozonschädigend.
Sein Beitrag zum Treibhauseffekt ist 1.300 Mal geringer
als der vom aktuell eingesetzten Kühlmittel FKW.
Da jedoch seine thermodynamischen Eigenschaften wesentlich
anders sind als die seiner Vorgänger, müssen
Klimaanlagen völlig neu konzipiert werden, um mit
CO-2 arbeiten zu können.
Info: MaschinenbauRUBIN ist zum Preis von sechs
Euro in der Fakultät für Maschinenbau der
RUB (Tel. -26328) erhältlich und steht im Internet
unter: www.rub.de/rubin
md
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