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1. Was sind Materi­al­paa­rungen?

MaterialpaarprüfungMateri­al­paa­rungen kommen in allen Bereichen des täglichen Lebens vor und zeichnen sich dadurch aus, dass die Materialien in direktem Kontakt zuein­ander stehen und eine entspre­chende Kraft aufein­ander ausüben. Wenn sie jetzt noch eine Relativ-​​Bewegung durch Schwin­gungen, Vibration oder Verschiebung zuein­ander ausüben, entsteht Reibung zwischen ihnen.

Dieser Effekt gehört zur Wissen­schaft der Tibologie. Die Reibung ist temperatur-​​, geschwin­dig­keits– und druck­ab­hängig und auch abhängig von der Material– und Oberflä­chen­be­schaf­fenheit. Damit sind auch die Grund­vor­aus­set­zungen für Stick-​​Slip erfüllt, und dies kann zu Störge­räu­schen und/​oder Funkti­ons­stö­rungen führen. Diese Effekte durch Störge­räusche mindern in jedem Fall die subjektive Qualität eines Produktes.

2. Welche Probleme (Heraus­for­derung) bringen Materi­al­paa­rungen mit sich?

MaterialpaarprüfungProdukt­ent­wickler stehen nicht nur vor der Heraus­for­derung, die Zweck­mä­ßigkeit, Bedie­nungs­freund­lichkeit, Produkt­si­cherheit und Kosten zu berück­sich­tigen. Es ist heute auch sehr wichtig, die subjektiv empfundene Qualität bei der Herstellung von Produkten zu beachten. Sie wird beein­flusst durch das Berüh­remp­finden (Haptik) und auch davon, ob ein Produkt Knister­ge­räusche, Knarz­ge­räusche oder sonstige Störge­räusche von sich gibt, deren Ursache inkom­pa­tible Materi­al­paa­rungen sind. Hierbei ist es wichtig, Materialien, die poten­tiell in Kontakt treten können und noch ein hohes Stick-​​Slip-​​Risiko haben, entweder vonein­ander zu entkoppeln oder die Relativ­be­wegung zu elimi­nieren.

In zahlreichen Fällen ist dies nicht möglich. Daher ist es wichtig, Materi­al­paa­rungen zu wählen, die unkri­tisch sind, also unter keinen Bedin­gungen Stick-​​Slip aufweisen. Hierzu haben wir eine Materi­al­da­tenbank entwi­ckelt, die es den Entwicklern ermög­licht, Materi­al­paa­rungen im Vorfeld zu selek­tieren, die unkri­tisch zuein­ander sind. Die Infor­ma­tionen in der Datenbank basieren auf Messdaten, die mit dem ZIEGLER-​​Stick-​​Slip-​​Prüfstand unter realen klima­ti­schen und mecha­ni­schen Bedin­gungen erfasst wurden. Die Datenbank enthält Infor­ma­tionen über Prüftem­pe­ratur, Luftfeuch­tigkeit, Anpress­kraft und Relativ­ge­schwin­digkeit sowie Oberflä­chen­struktur, Oberflä­chen­be­schichtung und Oberflä­chen­be­handlung. Da dies eine Vorse­lektion darstellt, sollte man, um sicher zu sein, die Materialien einer Materi­al­paar­prüfung zwecks Stick-​​Slip-​​Verhalten unter­ziehen.

3. Wie kann ich Materi­al­paa­rungen prüfen?

Das Auftreten von Stick-​​Slip-​​Phänomenen beim Einsatz bestimmter Materialien lässt sich entweder auf Kontakt­stellen mit inkom­pa­tiblen Materi­al­kom­bi­na­tionen oder auf den Einfluss von Dritt­stoffen zurück­führen. Unser Testin­stitut kann mit seinen Stick-​​Slip-​​Prüfständen SSP-​​04 und H3P Vorher­sagen auf mögliche Stick-​​Slip-​​Effekte und die damit verbun­denen Knarz­pro­bleme treffen.

Die Durch­füh­rungen von Stick-​​Slip-​​Messungen liefern Hinweise auf kritische Materi­al­kom­bi­na­tionen und den Einfluss von Dritt­stoffen, die die objektive Qualität des Produktes durch Abrieb und Verschleiß schmälern. Daher ist die von uns entwi­ckelte Prüfung der Lebens­dauer von großer Bedeutung. Hierbei handelt es sich um eine Prüfung, die auf der Basis realer Straßen­profile entwi­ckelt wurde.

4. Unsere Leistungen für Sie

ZIEGLER-Instruments Experten für MaterialpaarprüfungenWir sind darauf spezia­li­siert, problem­ori­en­tierte Stick-​​Slip-​​Prüfungen als Dienst­leistung durch­zu­führen. Aufgrund unserer 25-​​jährigen Erfahrung bei der Vermeidung und Reduktion von Störge­räu­schen können wir reale Probleme aus dem Feld durch indivi­duelle Prüfab­läufe ins Labor übertragen und dadurch repro­du­zierbar machen. Das sind die Grund­vor­aus­set­zungen zur Erfor­schung der Kernur­sache und der späteren Lösungs­findung.

Auf dieser Basis ergeben sich häufig neue Erkennt­nisse über Materialien, die wir dann zu neuen Prüfme­thoden weiter­ent­wi­ckeln. Diese fließen wiederum in die Entwicklung neuer Prüftech­no­logien.

Das Ziel des oben genannten KOREMA-​​Prüfstands, der sich durch sein extrem niedriges Arbeits­ge­räusch auszeichnet, sind Geräusch­un­ter­su­chungen an Textilien. Unter realis­ti­schen Bewegungs­pro­filen messen wir mit hochemp­find­lichen Messmi­kro­fonen die Reibge­räusche und werten diese nach ihrem Störgrad aus.

5. Beispiele von Materi­al­paar­prü­fungen

Material A Material B
1 Leder/​Kunstleder Leder/​Kunstleder
2 Leder/​Kunstleder Hartkunst­stoffe jeglicher Art
3 verchromte Kunst­stoffe Leder/​Kunstleder
1 verchromte Kunst­stoffe lackierte und unlackierte Kunst­stoffe
2 lackierte und unlackierte Kunst­stoffe lackierte und unlackierte Kunst­stoffe
3 Schäume KTL-​​Beschichtung
1 Dichtungen Glas
2 Dichtungen lackiertes Blech
3 Textilien Aluminium eloxiert
1 Textilien lackierte und unlackierte Kunst­stoffe
2 Stahl Stahl (mit und ohne Schmier­stoffe)
3 Kunst­stoffe Kunst­stoffe (mit und ohne Schmier­stoffe)

6. Berühr­haptik

6.1. Was verstehe ich unter Berühr­haptik?

BerührhaptikAls berühr­hap­tische Wahrnehmung bezeichnet man das Empfinden durch Berühren von Materialien und Oberflächen. Erfasste Eigen­schaften sind u. a. Oberflä­chen­textur, Nachgie­bigkeit, Tempe­ratur, Wärme­leit­fä­higkeit usw. einer Oberfläche.

Als Haptik werden sowohl die Lehre hapti­scher Wahrneh­mungen bezeichnet als auch die haptisch wahrnehm­baren Objekt­ei­gen­schaften, z. B. als ein Aspekt der Ergonomie.

6.2. Wie kann ich Berühr­haptik messen?

Davon ausgehend, dass unser Tastsinn, also die Haptik, uns maßgeblich bei der Kaufent­scheidung beein­flusst, war unsere Forschung bereits seit vielen Jahren darauf ausge­richtet, einen objek­ti­vier­baren hapti­schen Finger­ab­druck messbar zu machen. Uns ist es gelungen, die berühr­hap­ti­schen Empfin­dungen auf klar definierte physi­ka­lische Eigen­schaften herun­ter­zu­brechen.

Dies sind:

  • Makro-​​Rauheit (sichtbare Oberflä­chen­struk­turen)
  • Mikro-​​Rauheit (nicht sichtbare Oberflä­chen­struk­turen)
  • Berühr­tem­pe­ratur
  • Härte/​Weichheit
  • Ruck-​​Gleiten (Stick-​​Slip)
  • Rutschigkeit

Um jede physi­ka­lische Eigen­schaft auch sprachlich eindeutig zu definieren, haben wir diese verschlag­wortet und mit Deskrip­toren benannt. Hier haben wir uns der Senso-​​Tact-​​Skala bedient, die jeden Descriptor auf einer Skala von 1 bis 100 bewertet. Jede gemessene Eigen­schaft wurde hierzu mit dieser Skala in Korre­lation gebracht.

Bei der Berühr­tem­pe­ratur beispiels­weise weist die Skala für Alumium eine 100 auf, da sich dieses Element bei Berührung sehr kalt anfühlt. Styropor hingegen haben wir mit einer 1 bewertet, da es sich sehr warm anfühlt.

6.3. Welche Leistungen bieten wir an?

Wir bieten die messtech­nische Erfassung des berühr­hap­ti­schen Finger­ab­drucks auf Basis der o. g. physi­ka­li­schen Eigen­schaften von fast allen festen Materialien an. Mit Hilfe dieses hapti­schen Finger­ab­drucks ist es uns möglich, Materialien und Oberflächen mitein­ander zu vergleichen, z. B. mit einer Referenz.

ZIEGLER-Instruments Jens Herting & Patrick Schimmelbauer

6.4. Beispiele von Berühr­haptik

In unserem Physik-​​Labor können wir nahezu an allen Materialien des täglichen Lebens den berühr­hap­ti­schen Finger­ab­druck objektiv bestimmen.

Dies sind z. B.:Berührhaptik Materialpaarprüfung

  • Leder und Kunst­leder
  • Verpa­ckungs­ma­te­rialien
  • Kunst­stoffe
  • Softtouch-​​Beschichtungen auf Kunst­offen sowie Leder und Kunst­leder
  • Cooltouch-​​Beschichtungen auf Kunst­offen
  • Papier
  • Alcantara
  • Metall­bleche lackiert und unlackiert

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