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Optimale Abfahrt ohne Abrieb

23.01.2015 - (idw) Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

Wüstendüne statt Skipiste, klingt aufregend. Bisher verwendete Fortbewegungsmittel für Dünenabfahrten sind in der Regel für den Wintersport angedacht oder selbst konstruiert. Ihre Beschaffenheit ist weder für eine sandige Oberfläche noch die dabei wirkenden Reibungskräfte ausgelegt, die die Abfahrt verlangsamen und das Material verschleißen. Fraunhofer UMSICHT hat zusammen mit Partnern einen Werkstoff entwickelt, der gegenüber Sand verschleißfest ist und schnelle Dünenabfahrten ermöglicht. Hierzu prüften Forscher an einem eigens konzipierten Teststand verschiedene Materialien unter realitätsnahen Bedingungen auf Abrieb. Der Wüstenschlitten kommt in Kürze auf den Markt. Sandboarding erfreut sich in Wüstengegenden wie dem Westen der USA, im westlichen Südamerika, Nordafrika und Arabien immer größerer Beliebtheit. Was jedoch fehlt, ist an die Verhältnisse vor Ort angepasstes Equipment. Oft ersatzweise genutzte Skier oder Snowboards sind für Wüstendünen prinzipiell ungünstig, da beim Gleiten über Sand andere Mechanismen wirken als beim Gleiten über Schnee und Eis. Während das Gleiten auf kalten Flächen durch eine dünne Wasserschicht zwischen beispielsweise Ski und Schnee ermöglicht wird, gleitet ein Ski auf Sand direkt auf dem Sandkorn ­ die Folge ist abrasiver Verschleiß: Abrieb und Furchungen. Wachsschichten können den Abrieb zwar kurzfristig mindern, müssen jedoch nach wenigen Abfahrten erneuert werden. Fraunhofer UMSICHT hat zusammen mit der KHW Kunststoff- und Holzverarbeitungswerk GmbH und der Technischen Universität Ilmenau einen Werkstoff entwickelt, der gegenüber Sand verschleißfester ist und so einen kontinuierlichen Fahrspaß ermöglicht.

Teststand zur Ermittlung von Gleit- und Verschleißeigenschaften von Werkstoffen

Um einen Vergleich von potentiell geeigneten Materialien zu ermöglichen, entwickelten Forscher von Fraunhofer UMSICHT einen Teststand*, auf dem Probekörper aus verschiedenen Kunststoffen (u. a. Polyethylen, Polyamid, Polypropylen) und Additiven getestet werden können. »Mit dem Teststand können wir Reibwerte und Abrasion auf Wüstensand messen und so die Lebensdauer der hinsichtlich Reib- und Gleiteigenschaften optimierten Werkstoffe abschätzen«, erklärt Dipl.-Ing. (FH) Christina Eloo, Gruppenleiterin Verarbeitungs- und Prüftechnik. »Die Messungen für die Reibefläche des Wüstenschlittens fanden bei verschiedenen Reibegeschwindigkeiten, Anpressdrücken, die das menschliche Gewicht simulieren, und Temperaturen statt.« Um die Versuche möglichst realgetreu durchführen zu können, nutzten die Forscher Wüstensand aus der Namib-Wüste als Reibepartner. Im Anschluss wurden die Prototypen mikroskopisch auf Abrasionserscheinungen hin untersucht, um wirkende Mechanismen zu verstehen.

Verschleißfester Wüstenschlitten mit guten Gleiteigenschaften

Der entwickelte Werkstoff ist robust gegen tribologische, mechanische und thermische Belastungen und kann als Gleitfläche wie auch als Kufe an der Unterseite des Schlittenkörpers verarbeitet werden. Der Schlitten ist so designt, dass selbst nach einer intensiven Nutzung noch eine genügend dicke Reibschicht vorhanden ist, um die Nutzung zu gewährleisten.


Die KHW Kunststoff- und Holzverarbeitungswerk GmbH, Leiter des Projekts, präsentiert auf der Internationalen Spielwarenmesse in Nürnberg am 27. Januar und auf der Münchner Sportartikel-Messe Ispo vom 5. ­ 8. Februar ein Modell des ersten Wüstenschlittens Weitere Informationen:http://www.umsicht.fraunhofer.de/de/presse-medien/2015/teststand-tribologie-wues...
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