Redselige Dichtungen

Diese Frage stellte sich ein übergreifendes Forscherteam bei Freudenberg Sealing Technologies. Mit einem Kunden aus der Prozessindustrie entwickelten die Experten eine Dichtung, die ihren eigenen Verschleiß misst. Wichtigster Vorteil: Die Wartung prozesstechnischer Anlagen – in diesem Falle Abfüllanlagen – könnte bedarfsgerecht erfolgen. Außerdem hätten die Instandhalter die Möglichkeit, die Wartungen besser in die Betriebsabläufe einzupassen. Und ungeplante Stillstände aufgrund von Leckagen würden der Vergangenheit angehören.

Elektrisch leitfähiges Gummi

Doch Dichtungen bestehen meist aus Elastomeren, die in Reinform keine Signale weiterverarbeiten können. Um sie mit Intelligenz auszustatten, könnte man einen Sensor oder einen Mikrochip in die Dichtung einbringen. Doch das eingebrachte Bauteil ist ein Fremdkörper und würde möglicherweise die Funktion der Dichtung beeinträchtigen. „Wir haben unser Augenmerk deswegen auf Ansätze gerichtet, bei denen die Intelligenz aus dem Material selbst kommt“, schildert Dr. Boris Traber, der bei Freudenberg Sealing Technologies die Entwicklung neuer Materialien verantwortet. Die Forscher statten den Dichtungswerkstoff mit speziellen Füllstoffen aus, so dass das Elastomer elektrisch leitfähig wird. Das Material muss dabei mindestens genauso gute Eigenschaften haben wie eine konventionelle Dichtung. Da die Dichtungen in direkten Kontakt mit dem abzufüllenden Lebensmittel kommen, dürfen sie darüber hinaus nur solche Bestandteile enthalten, wie sie in den Positivlisten von EU und der US-amerikanischen FDA aufgeführt und erlaubt sind.

Stromsignal lässt auf Leckage schließen

Genauso wichtig wie die Materialmischung ist das Konstruktions- und Messprinzip, mit dem die Dichtung ihren Verschleiß ermittelt. In der erprobten Anwendung sendet ein außen liegender Signalgeber ein elektrisches Signal über eine Zuleitung zur Dichtung. Dadurch entsteht zwischen dem elektrisch leitfähigen Teil der Dichtung und dem Außengehäuse eine Spannung, die dazwischenliegende Dichtlippe isoliert die beiden Flächen voneinander. Je stärker die Dichtlippe verschleißt, umso weniger kann sie die beiden Elektroden voneinander isolieren. Dadurch verändert sich die elektrische Kapazität. Misst man diese Veränderung, dann kann man daraus auf den Zustand der Dichtlippe schließen.

Zur Serienreife entwickeln

Jetzt soll die intelligente Dichtung für einzelne Anwendungen zur Serienreife entwickelt werden. Dazu arbeiten Materialentwickler, Produktentwickler, Prozessspezialisten und Sensorexperten Hand in Hand mit den Kollegen aus den operativen Bereichen, dem Vertrieb von Freudenberg Sealing Technologies und den Anwendungsexperten beim Kunden. Es braucht eben viele Experten, um Dichtungen dazu zu bringen, redselig zu werden. Aber möglich ist es – das ist jetzt klar.

Auch in der Mai-Ausgabe unseres Kundenmagazins ESSENTIAL berichten wir darüber, wie intelligente Dichtungen entwickelt und eingesetzt werden. Lesen Sie hier mehr.