Eerste digitale Simmering van Freudenberg

Freudenberg Sealing Technologies (FST) heeft voor het eerst een Simmerring digitaal ontwikkeld. Daarvoor is nieuwe software ontwikkeld op basis van een volledig gekoppeld simulatiemodel voor elastohydrodynamische smering. Die heet toepasselijk FIRS³T.

Dat staat dan weer voor Freudenberg Integrated Radial Shaft Seal Simulation Tool. De mijlpaal, laat FST weten, is samen bereikt met de centrale onderzoeksafdeling van het bedrijf, Freudenberg Technology Innovation “Het simulatiemodel is een mijlpaal in ons ontwikkelingsproces en biedt een groot potentieel voor toekomstige toepassingen”, zegt dr. Daniel Frölich, technisch directeur van het lead centre Simmerring Industry bij FST. Aan het model is jaren gewerkt.

En wat levert het nu dan op? Een radiale asadichting die met gemak de eisen overtreffen die moderne hydraulische systemen vragen, zeggen de makers. Met langere onderhoudsintervallen en lagere -kosten als resultaat.

Geen maanden maar dagen

FST kan nu ook sneller een afdichting ontwerpen. Met de simulatieberekeningen kost het tot aan de design freeze maar een paar dagen. Eén fysiek gevalideerd prototype is nu voldoende. Bij de voorheen noodzakelijke prototype-iteraties met de bijbehorende tooling en fysieke validatie kostte dat veelvul maanden kunnen duren bij gebruik van conventionele methoden. “Voor de radiale asafdichting kwamen de resultaten van FIRS³T nauw overeen met de waarden die daadwerkelijk met de prototypeafdichting werden gemeten. Dit bevestigt de hoge betrouwbaarheid van het simulatieproces”, stelt Frölich.

Nu verkrijgbaar

De nieuwe asafdichting is nu verkrijgbaar en ontworpen voor een breed scala aan hydraulische pomp- en motortoepassingen bij verschillende drukniveaus werken. De nieuw ontworpen afdichtingslip heeft een optimale contactbreedte onder alle drukomstandigheden. Dit zorgt volgens FST voor uitstekend slijtagegedrag bij drukken tot 5 bar met tegelijkertijd een robuuste afdichting bij lagere drukken. “Dit vermogen om dynamische drukcycli te weerstaan, maakt de afdichting ideaal voor veeleisende vloeistofsysteemtoepassingen”, aldus Frölich.

Complexe kennis, nieuw inzicht

Radiale asafdichtingen zorgen voor zowel dynamische als statische afdichting op de as. Tegelijkertijd helpen ze om smeermiddel effectief te verdelen. Maar veel aspecten van wat er precies gebeurt bij het contact tussen de afdichting is onduidelijk gebleven. FIRS³T heeft tot nieuw inzicht geleid en bevat complexe kennis. Van numerieke beschrijvingen voor de contactoppervlakken tussen de afdichtingsring en de as, macroscopische aspecten zoals een contactdrukverdeling, de vervorming van de afdichting bij dynamisch gebruik tot smeermiddelsimulatie met viscositeits- en stromingsfactoren op de oppervlakken. Alle beïnvloedende variabelen kunnen flexibel worden aangepast in het rekenmodel, waardoor een gesimuleerd beeld van het systeem wordt geboden.

Standaard

FIRS³T wordt daarom de standaardsoftware bij FST. Het flexibele simulatiemodel kan bijvoorbeeld worden gebruikt voor de ontwikkeling van afdichtingen voor windturbines. Die hebben een diameter van ongeveer 2 m. De prototype- en testkosten zijn daarom hoog. De software kan de kosten verlagen. Maar nog belangrijker: je krijgt met hulp van het model betere ontwerpen met dito prestaties.