Servotecnica Slip Ring Spotlights: Lebensdauer und Verschleiß mit Matteo Bonvicino

Willkommen zurück bei den Servotecnica Slip Ring Spotlights – unserer Interviewreihe, die einen Blick hinter die Kulissen der Menschen bietet, die bei Servotecnica die Innovation in der Schleifringtechnologie vorantreiben. In dieser Ausgabe sprechen wir mit Matteo Bonvicino aus unserer Abteilung Montage & Qualität bei Servotecnica über die Lebensdauer und den Verschleiß von Schleifringen. Wir erläutern, wie Servotecnica durch sorgfältige Materialauswahl, durchdachte Konstruktionsstrategien und strenge Tests eine lange Betriebsdauer seiner Schleifringe sicherstellt. Zudem räumen wir mit einigen gängigen Missverständnissen rund um Verschleiß und Wartung auf und greifen dabei auf Matteos langjährige Erfahrung in der Entwicklung langlebiger Schleifringlösungen zurück.

F: Vielen Dank, dass Sie heute bei uns sind, Matteo. Können Sie zu Beginn etwas über Ihren Hintergrund und Ihre Rolle bei Servotecnica erzählen?

A: Sehr gerne. Ich bin seit über 15 Jahren Teil des Engineering-Teams von Servotecnica und arbeite an Schleifringen. Im Laufe der Zeit hat sich mein Aufgabenbereich erweitert und umfasst heute auch die Bewertung von Leistungs-Kompromissen, die Analyse von Verschleißverhalten sowie die Unterstützung bei der Entwicklung langlebiger Schleifringlösungen. Mein Fokus liegt darauf, die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit unserer Produkte kontinuierlich zu verbessern – zum Beispiel durch das Testen unterschiedlicher Kontaktmaterialien oder die Optimierung von Bürstendesigns zur Erhöhung der Lebensdauer. Das ist ein besonders spannendes Feld, da selbst kleine Designverbesserungen einen großen Einfluss auf die Lebensdauer eines Schleifrings haben können.

Ich arbeite eng mit unseren Konstrukteuren und den Testlaboren zusammen, um sicherzustellen, dass Haltbarkeit von Beginn an in jedes Produkt integriert wird. Ein wesentlicher Teil meiner Arbeit besteht darin, Zielkonflikte auszubalancieren: eine lange Lebensdauer und hohe Zuverlässigkeit zu erreichen, ohne dabei Größe oder Funktionalität für die jeweilige Anwendung des Kunden zu beeinträchtigen. Besonders erfreulich ist es, Schleifringe zu sehen, die über lange Zeiträume hinweg wartungsfrei im Feld betrieben werden.

F: Das Thema dieses Interviews ist die Lebensdauer und der Verschleiß von Schleifringen. Warum sind diese Aspekte so entscheidend und welche Faktoren beeinflussen die Lebensdauer eines Schleifrings?

A: Eine gute Lebensdauer eines Schleifrings ist absolut entscheidend. Die Betriebsdauer eines Schleifrings hat direkten Einfluss auf die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems. Wenn ein Schleifring vorzeitig verschleißt, kann das zu Stillständen oder Wartungsarbeiten an der Maschine des Kunden führen – aus technischer Sicht müssen wir das unbedingt vermeiden. Viele hochentwickelte Systeme, von Industriemaschinen bis hin zu rotierenden Sensoren, sind auf Schleifringe als zentrale Komponente angewiesen. Deshalb hat eine lange und störungsfreie Lebensdauer für uns höchste Priorität.

Die Lebensdauer eines Schleifrings wird von mehreren Schlüsselfaktoren beeinflusst. Einer der wichtigsten ist das Material. Wir verwenden hochwertige, verschleißfeste Materialien für Bürsten und Ringe, sodass sich die Kontaktflächen deutlich langsamer abnutzen. Auch die Fertigungsqualität spielt eine große Rolle: Präzise Fertigung und enge Toleranzen reduzieren den Verschleiß über die Zeit. Parameter wie Ausrichtung und Oberflächenfinish werden im Inneren des Schleifrings sehr genau kontrolliert. Selbst die Bürstenanpresskraft wird exakt eingestellt – sie muss hoch genug sein, um einen konstanten Kontakt zu gewährleisten, darf aber keine übermäßige Reibung verursachen. Durch die präzise Auslegung von Kontaktkraft und Ausrichtung minimieren wir unnötigen Verschleiß und stellen gleichzeitig eine zuverlässige elektrische Verbindung sicher.

Auch die Einsatzbedingungen haben einen erheblichen Einfluss auf die Lebensdauer. Ein Schleifring, der für eine saubere Umgebung bei Raumtemperatur ausgelegt ist, verhält sich ganz anders als ein Schleifring, der in einer heißen, staubigen Fabrikumgebung oder unter Vibrationen betrieben wird. Extreme Temperaturen, hohe Luftfeuchtigkeit, Staub oder aggressive Chemikalien können den Kontaktverschleiß beschleunigen, wenn der Schleifring nicht dafür ausgelegt ist. Ebenso wirken sich Betriebsarten wie kontinuierliche Hochgeschwindigkeitsrotation, häufige Start-Stopp-Zyklen oder hohe elektrische Lasten auf die mechanische und elektrische Belastung aus. Deshalb analysieren wir bei Servotecnica stets die konkrete Anwendung und passen das Design – Materialien, Dichtungen, Schmierung usw. – gezielt an. Kurz gesagt: Die Maximierung der Lebensdauer eines Schleifrings erfordert die richtige Materialwahl, präzise Fertigung und ein Design, das zur jeweiligen Betriebsumgebung passt.

F: Was verursacht den Verschleiß von Schleifringen im Laufe der Zeit? Können Sie die Verschleißmechanismen an der Kontaktstelle erklären?

A: Grundsätzlich entsteht Verschleiß bei Schleifringen durch Reibung und Kontaktbelastung an der Schnittstelle zwischen Bürsten und Ringen. In einem typischen elektrischen Schleifring gleiten eine oder mehrere Bürsten – häufig aus leitfähigem Draht oder Fasern – permanent über die Oberfläche eines rotierenden Rings. Bei jeder Umdrehung entsteht Reibung, die über viele Zyklen hinweg zu einem allmählichen Materialabtrag an Bürsten oder Ringoberfläche führt. Dieser mechanische Abrieb ist der primäre Verschleißmechanismus. Zusätzlich können bei kurzzeitigem Kontaktverlust – etwa durch Vibrationen – kleine elektrische Lichtbögen oder Mikrofunken auftreten, die winzige Krater in den Metalloberflächen verursachen. Durch ein stabiles Kontaktdesign verhindern wir dies bei Servotecnica weitgehend.

Moderne Schleifringdesigns reduzieren diesen Verschleiß erheblich. Viele unserer Schleifringe verwenden Multi-Draht- bzw. Multi-Faser-Bürstentechnologie. Anstatt eines einzelnen großen Kontakts teilen sich viele feine Drähte die Kontaktlast, wodurch sich der Verschleiß verteilt. Kein einzelner Punkt ist der gesamten Reibung ausgesetzt, was die Lebensdauer im Vergleich zu älteren Designs deutlich erhöht. Unsere Multi-Faser-Bürsten weisen eine sehr geringe Reibung auf und erzeugen kaum Abrieb, insbesondere im Vergleich zu klassischen Kohlebürsten. Ältere Schleifringe mit Kohle-Graphit-Bürsten produzierten viel Staub und erforderten häufige Wartung. Unsere Goldlegierungsdrähte auf vergoldeten Ringen hingegen erzeugen praktisch keinen Schmutz und benötigen keine Schmierung. Dadurch können sie Millionen von Zyklen wartungsfrei betrieben werden. Zwar lässt sich Reibung nie vollständig eliminieren, aber durch intelligentes Design haben wir ihre Auswirkungen stark minimiert.

F: Wie stellen Sie sicher, dass ein Schleifring die erwartete Lebensdauer erreicht? Gibt es spezielle Tests für Lebensdauer und Verschleiß?

A: Validierung ist für uns von zentraler Bedeutung. Um sicherzustellen, dass ein Schleifring seine Lebensdauerziele erreicht, führen wir umfangreiche Lebensdauertests in unseren Laboren durch. Neue Modelle laufen auf Prüfständen über Millionen von Umdrehungen hinweg. Dabei simulieren wir reale Betriebsbedingungen wie Drehzahl, elektrische Last sowie Umweltfaktoren wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Kürzlich haben wir unser Werk um moderne Klimaprüfkammern erweitert, um Schleifringe für alle Einsatzumgebungen zu qualifizieren.

Nach den Tests führen wir detaillierte Inspektionen durch. Häufig zerlegen wir den Schleifring, um Bürsten- und Ringverschleiß genau zu analysieren und mit unseren Modellen abzugleichen. Viele unserer Hochleistungsschleifringe sind auf extrem lange Einsatzzeiten ausgelegt – etwa gekapselte Einheiten der SVTS-Serie, die bis zu 100 Millionen Umdrehungen bei hoher Drehzahl erreichen können. Wenn ein Schleifring unsere Härtetests besteht, wissen wir, dass er im realen Einsatz äußerst zuverlässig ist.

F: Gibt es häufige Missverständnisse über Lebensdauer oder Verschleiß von Schleifringen?

A: Ja, einige. Ein verbreitetes Missverständnis ist, dass Schleifringe grundsätzlich wartungsintensiv oder störanfällig seien. Diese Annahme basiert oft auf Erfahrungen mit älteren Designs. Moderne Schleifringe sind jedoch häufig über ihre gesamte Lebensdauer hinweg wartungsfrei. Ein weiteres Missverständnis betrifft Lebensdauerangaben: Eine Angabe wie „30 Millionen Umdrehungen“ ist in der Regel konservativ und gilt unter definierten Bedingungen – die tatsächliche Lebensdauer kann deutlich länger sein. Zudem wird manchmal übersehen, dass nicht nur die Kontakte, sondern auch Lager und Dichtungen entscheidend sind. Insgesamt sind moderne Schleifringe keine Schwachstelle, sondern äußerst robuste Komponenten, wenn sie richtig ausgewählt und eingesetzt werden.

F: Welche Kompromisse müssen Sie bei der Auslegung eines besonders langlebigen Schleifrings eingehen?

A: Langlebigkeit erfordert immer eine sorgfältige Abwägung. Hochwertige Materialien, bessere Abdichtungen oder Redundanzen erhöhen oft Kosten und Größe. Ebenso muss die Kontaktkraft optimal eingestellt werden: hoch genug für zuverlässigen Kontakt, aber niedrig genug, um Verschleiß zu minimieren. Die Entwicklung eines langlebigen Schleifrings ist eine ganzheitliche Optimierungsaufgabe. Wenn die Prioritäten frühzeitig kommuniziert werden, können wir eine maßgeschneiderte Lösung entwickeln, die über Jahre hinweg wartungsfrei arbeitet – eine Investition, die sich langfristig auszahlt.