Highspeedkamera dokumentiert Materialtests

Am Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb (IWF) werden unter anderem Untersuchungen zu Sicherheits-vorkehrungen an Werkzeugmaschinen durchgeführt. Durch den Einsatz neuer Technologien und neuer Werkstoffe sollen Fertigungsverfahren und Maschinen verbessert und sicherer werden. Um die komplexen Versuche genau zu analysieren und auszuwerten, nutzen die Forscher der TU Berlin eine Highspeedkamera der VKT GmbH aus Pfullingen, die bis zu 675.000 Bilder pro Sekunde aufnimmt.

Für die Forschungen im Bereich der Sicherheitstechnik der TU Berlin werden im Fachbereich Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik häufig Simulationen von Schadensfällen konstruiert. In einem Forschungsprojekt wurde der Aufprall von Schleifscheibenbruchstücken auf trennende Schutzeinrichtungen von Werkzeugmaschinen untersucht. „Mit dem Einsatz der Hochgeschwindigkeitskamera Photron Fastcam SA1 erhalten wir detaillierte Einblicke in das Bruch- und Flugverhalten von Schleifscheiben“, erklärt Fabio Meister, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut.

Das Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb wurde 1904 gegründet und beschäftigt sich seit Anfang der achtziger Jahre mit Untersuchungen zur Sicherheit an Werkzeugmaschinen. Seit 2011 arbeitet das Institut mit der VKT GmbH zusammen und nutzt die Hochgeschwindigkeitskamera Photron Fastcam SA1, die bei einer Auflösung von 1024 mal 1024 Pixel eine Bildrate von 5.400 Bildern pro Sekunde, mit reduzierter Auflösung sogar bis zu 675.000 Bilder pro Sekunde, erreicht. Die Highspeedkamera liefert neben dieser hohen Bildrate eine hohe Auflösung und eine extreme Lichtempfindlichkeit. Dadurch werden die Aufnahmen des Aufpralls der Schleifscheiben möglich.

Das Ziel der Aufprallprüfungen ist es, zu erfassen, welcher Anteil der kinetischen Energie der Schleifscheibe tatsächlich von der trennenden Schutzeinrichtung aufgefangen werden muss. Durch die Beobachtung der Schleifscheibenbruchstücke können Erkenntnisse über das tatsächliche Bruch- und Aufprallverhalten, aber auch über das typische Verhältnis zwischen rotatorischer und translatorischer kinetischer Energie gesammelt werden. In einem aktuellen Forschungsprojekt am IWF wird derzeit eine breite experimentelle Datenbasis geschaffen, um die derzeit gültigen Normen zur Sicherheit an ortsfesten Schleifmaschinen zu überprüfen und gegebenenfalls an das tatsächliche Gefahrenpotential anzupassen.

Mit den Hochgeschwindigkeitsaufnahmen der Berstversuche und der Aufprallprüfungen wird das Verhalten von abgeschleuderten Schleifscheibenbruchstücken genau festgehalten. Mit dem menschlichen Auge sind solche schnell ablaufenden Prozesse nicht zu erkennen, durch die Slow-Motion-Aufnahmen können sie jedoch genau analysiert und für die Entwicklung von sicheren und gefahrenangepassten trennenden Schutzeinrichtungen verwendet werden.