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Die wissenschaftliche Entwicklung des Fahrrad Kettenschmierstoffs umfasst zwei verschiedene Phasen: Formulierung und Tests. Beide beinhalten mehrere detaillierte Teilprozesse. Muc-Off führt wissenschaftliche Tests im Labor durch - misst die Effizienz oder Haltbarkeit eines Schmierstoffs und analysiert die Ergebnisse. Anschließend wird es an mehrere unabhängige Prüfstellen weitergeleitet, die ihre Tests durchführen und mit unseren Ergebnissen vergleichen, bevor es von unseren erfahrenen Mitarbeitern und Profis Gesponserte Sportler auf der Straße getestet wird, um das endgültige Prüfsiegel zu erhalten.
Die Labortests werden mit unseren kürzlich erworbenen, hochentwickelten Tribometern und mit unserem Optimierungsdynamometer für Ketten Schmieren (CLOD) durchgeführt. Beides verschafft uns einen klaren Vorteil in einer Kategorie, in der es an dokumentierter Testliteratur, Protokollen für wiederholbare und reproduzierbare Tests und unabhängigen Teststandards fehlt.
In diesem Kapitel werden wir den Wert jedes einzelnen der unterschiedlichen, aber eng miteinander verbundenen Prozesse des Testens, Messens und Analysierens beschreiben. Wir werden unsere Untersuchung in den Kontext des Projekts Landa-Schmierstoff stellen: unsere schnellste Rezeptur aller Zeiten und unser erstes großes Projekt nach Abschluss unseres gemeinsamen Forschungsprojekts mit dem Laboratory of the Government Chemist (LGC) und dem National Physical Laboratory (NPL).
Tribometer sind Maschinen zur Messung tribologischer Kontakte. Sie bieten Vielseitigkeit, Kontrolle und eine extrem hohe Auflösung. Unsere Entscheidung, in zwei Tribometer zu investieren, ist eines der wichtigsten Ergebnisse des gemeinsamen Forschungsprojekts.
Für das Projekt Landa adaptierten die Wissenschaftler von Muc-Offeinen branchenüblichen Kugel-Scheibe-Test als wichtigen Bestandteil des Screening-Prozesses. Der Tribo-Test, bei dem ein Ölkandidat zwischen einer feststehenden Metallkugel und einer sich hin- und herbewegenden Metallscheibe zur Erzeugung von Reibung eingesetzt wird, beschleunigte diesen langwierigen, aber wichtigen Prozess erheblich. Die Verwendung einer Standardkugel im Screening-Prozess ermöglichte es, viele Schmieren Iterationen zu testen und die besten auszuwählen, um den mit NPL entwickelten Endtest durchzuführen.
Jedes Element des NPL-Tests, das bei den Tribometertests des Projekts Landa verwendet wird, wird kontrolliert. Die feste Kugel wird durch ein speziell bearbeitetes Muster ersetzt, und die Scheiben bestehen aus einem Metall mit bekannter Härte und Oberflächenbeschaffenheit. Der Kontakt zwischen der Kugel und der Scheibe wurde mit einem vorbestimmten Druck hergestellt. Die Hin- und Herbewegung der Scheibe unter der Kugel (hin und her, um die Gleitbewegung zwischen Gelenkbolzen und Rolle nachzubilden) wurde mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit durchgeführt. Jeder Parameter wurde so definiert, dass er die Geschwindigkeit, die Last, die Kraft und die Bewegung nachbildet, die in dem Bereich der Kette auftreten, der die meisten Verluste verursacht.
Die Messung ist eine Vorstufe zur Analyse. Das Tribometer erstellt in Echtzeit (während des Tests) eine Grafik, die das Verhältnis zwischen Normal- und Reibungskraft anzeigt, und der Abschlussbericht wird in einer Tabellenkalkulation erstellt. Dividiert man die Reibungskraft durch die Normalkraft, erhält man den Reibungskoeffizienten: ein wichtiges Maß in jeder Phase der Schmierstoffentwicklung, aber besonders wertvoll während des Screening-Prozesses. Die Fähigkeit des Tribometers, aus einer Vielzahl von Parametern ein endgültiges Maß für die Reibung zu ermitteln, es in einem Diagramm darzustellen und die zugrundeliegenden Daten in einer Tabellenkalkulation bereitzustellen, macht es zu einem unverzichtbaren Werkzeug für vergleichende Tests. Bei einem kürzlich durchgeführten Test wurden beispielsweise vier Schmierstoffe in der Tribolab-Software verglichen, was zu einer Grafik führte, die aus über 28 Millionen Datenpunkten abgeleitet wurde - das ist mit Microsoft Excel einfach nicht möglich.
Unser Optimierungsdynamometer für Ketten Schmieren (CLOD) ist nach wie vor das Herzstück unserer wissenschaftlichen Entwicklung von Formeln für Leistung und Haltbarkeit. Diese preisgekrönte, anwendungsspezifische Maschine, die von Hand nach den höchsten Spezifikationen gebaut wird, ist die physische Manifestation unseres Engagements für die datengestützten Anforderungen unseres erfolgreichsten und beständigsten Profiteam-Partners INEOS Grenadiers.
CLOD kann zwar in puncto Vielseitigkeit und Auflösung nicht mit unseren Tribometern mithalten, ist aber äußerst genau (auf 0,005 W genau, wie die Wissenschaftler von LGC und NPL bei einem Spannungstest bewiesen haben) und bildet durch die Verwendung echter Antriebsstrang Komponenten die Anwendung perfekt nach. Die wichtigsten Messwerte des Dynamometers sind Geschwindigkeit und Last (letztere definiert durch die Kettenspannung). Weitere Faktoren, die die Testergebnisse beeinflussen, sind die Kette, die Ritzel und die Kettenblätter: Zustand, Anzahl der Glieder und Beschichtung (Kette) und Anzahl der Zähne (Kettenblätter/Ritzel).
CLOD hat zwei grundlegende Konfigurationen: Leistungsaufnahme und Leistungsrückführung. In der Betriebsart "Spannung" kann der Prüfstand als ein Gerät zur "Leistungsrückführung" beschrieben werden, das das Drehmoment in der Kette "festhält". Durch das Spannen der Kette wird sichergestellt, dass der aufgenommene Anpressdruck der Anwendung entspricht. Der Antriebsmotor dreht das Kettenblatt, während sich das Ritzel frei dreht. Die zum Drehen der Welle im Antriebsmotor benötigte Leistung ist also die gleiche wie die, die von der Kette als Reibung abgeführt wird. Dies ermöglicht eine genaue Messung der Reibungsverluste. Vor der Prüfung wird der Prüfstand kalibriert, um die Anzahl der Volt zu ermitteln, die einem bestimmten Drehmoment entspricht. Um ein rein hypothetisches Beispiel zu geben: 10 Volt entsprechen 10 Nm. Diese Werte werden zusammen mit der Drehzahl erfasst, und die Daten werden mit einer Frequenz von 10 kHz oder 10.000 Datenpunkten pro Sekunde gesammelt, obwohl eine noch höhere Datenerfassungsfrequenz für die Verwendung bei Hochgeschwindigkeitsfilmvergleichen verwendet werden kann, bei denen die Daten mit dem Video "synchronisiert" werden, z. B. beim Gangwechsel.
Wie das Tribometer erzeugt auch der Prüfstand Daten für die Analyse als Diagramm und als Rohdaten. Während er ein Diagramm in Echtzeit (während des Tests) erstellt, können weitere Diagramme aus den zugrunde liegenden Daten erstellt werden, die in den erfassten Daten enthalten sind. Für sehr große Datensätze wird spezielle Software verwendet, aber es gibt immer zwei kritische Messungen: Drehmoment und Drehzahl, die dann zur Berechnung der Wattzahl und damit der durch Reibung verlorenen Leistung herangezogen werden.
CLOD ist ein in der Branche bekanntes Gerät, das bereits zwei Auszeichnungen erhalten hat. Bei den Northern European Engineering Impact Awards 2015 von National Instruments (NI) wurde es in der Kategorie "Physikalische Prüf- und Messtechnik" und als "Anwendung des Jahres" ausgezeichnet. Damit ist es nicht nur für Muc-Off, sondern für Industriestandards insgesamt ein wertvolles Werkzeug. Seine hochpräzisen Messwerte bieten Muc-Off das höchste Niveau an Prüfdaten, das in der Praxis verfügbar ist. CLOD wurde zusammen mit National Instruments entwickelt, einem milliardenschweren Unternehmen mit Sitz in Austin, Texas. Normalerweise arbeitet das Unternehmen mit hochkarätigen Projekten in Bereichen wie der Kernphysik zusammen, aber die Gelegenheit, ein bahnbrechendes Gerät wie das CLOD zu entwickeln, sollte man sich nicht entgehen lassen.
Bei der Formulierung des Projekt-Landa-Schmierstoffs folgten auf das Screening mit dem Tribometer die Prüfstandstests. Die Tribo-Tests waren bei der Identifizierung geeigneter Grundöle so effektiv, dass nur vier Formeln für Prüfstandstests ausgewählt wurden. Aus diesen vier Formeln kristallisierte sich bald eine heraus, die in der Lage war, unseren Zielwert für die Leistung, ausgedrückt als Reibungskoeffizient, zu erreichen.
Muc-Off setzt ein Contour-Weißlichtinterferometer ein, um die physikalischen Auswirkungen von Tribo-Tests zu analysieren. So wurden zum Beispiel beim Screening potenzieller Öle für das Projekt Landa-Schmiermittel die Verschleißspuren an Kugel und Scheibe mit dem Interferometer gemessen. Durch die Messung der Interaktion von Lichtquellen und die Interpretation der Messung mit einem Algorithmus erzeugt das Interferometer ein hochauflösendes, dreidimensionales Bild, das die Tiefe der Narbe zeigt: das physikalische Gegenstück zum theoretischen Reibungskoeffizienten.
Muc-Off legt größten Wert auf Tests, Messungen und Analysen. Unser Vorstand wird die Freigabe eines neuen Produkts nicht unterschreiben, ohne zuvor die detaillierten Berichte zu bewerten, die von unserem Forschungs- und Entwicklungsteam ausgiebig getestet wurden.
Unsere Protokolle und Verfahren haben sich seit dem Abschluss unseres gemeinsamen Forschungsprojekts mit LGC und NPL erheblich weiterentwickelt. Während die wissenschaftlichen Grundsätze, auf denen unsere früheren Tests basierten, natürlich unverändert bleiben, sind unsere promovierten Mitarbeiter nun in der Lage, ihr gesamtes Wissen anzuwenden, um noch effizientere und haltbarere Schmierstoffe zu entwickeln.
Sie werden von den beiden Zielen Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit angetrieben. Ihr Ziel Ultimativ ist es, zuverlässige Tests zu schaffen, die in der gesamten Branche verwendet werden können; unabhängige Standards, mit denen konkurrierende Produkte von konkurrierenden Herstellern genau verglichen werden können. Letzteres bleibt zwar ein langfristiges Ziel, aber die Erstellung wiederholbarer und reproduzierbarer Prüfprotokolle ist nun in greifbare Nähe gerückt.
Aber auch wenn interne Labortests harte Beweise oder Daten liefern, so ist doch nichts mit der Anwendung in der Praxis zu vergleichen. Bei Muc-Off gibt es eine Vielzahl von Fahrern mit unterschiedlichem Leistungsniveau, die jedes neue Produkt auf Herz und Nieren prüfen. Bei der Entwicklung unserer Schmierstoffe wird zwar ein Großteil der anfänglichen Forschung in der Forschungs- und Entwicklungsabteilung betrieben, aber es müssen auch Tests auf dem Motorrad durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass das Produkt in der Praxis funktioniert. Ein Mitglied unseres F&E-Teams ist ein ehemaliger olympischer BMX-Rennfahrer; er legt regelmäßig mehr als 300 Meilen zurück, um eine Schmierstoffvariante zu testen, bevor die Ergebnisse analysiert werden, und erreicht dabei Wattleistungen von 1500-2000 Watt.
Auch der Standort ist entscheidend. Das F&E-Zentrum in Poole, Großbritannien, ist mit einer Vielzahl von Oberflächen und Höhenlagen gesegnet und das Wetter kann besonders wechselhaft sein. Daher werden unsere Entwicklungsschmierstoffe unter einer Vielzahl von Bedingungen getestet.
Unabhängige Tests sind ein unglaublich wichtiger Aspekt des Prozesses, da sie eine weitere Ebene der Überprüfung unserer Ergebnisse bieten. Es gibt derzeit keinen anerkannten Industriestandard für Testmethoden, aber wir haben festgestellt, dass wir durch die Kombination von robusten, internen Testmethoden mit modernsten Geräten und unabhängigen, praxisnahen Tests in der Lage sind, die bestmöglichen Schmierstoffe zu entwickeln und uns auf unsere Produktaussagen zu verlassen.
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