Zur Validierung der am Institut entwickelten Diagnose- und Prognosemethoden werden verschiedene Prüfstände eingesetzt. Mithilfe dieser Prüfstände werden die Verschleißmechanismen analysiert und sogenannte Run-to-Failure Kurven generiert, welche das Training datenbasierter Diagnose- und Prognosemodelle durch Algorithmen des maschinellen Lernens ermöglichen.
In der Vergangenheit betrieb das FSR einen Asynchronmotorprüfstand, mit dem verschiedene Belastungsarten, wie radiale Kräfte oder elektrischer Strom, auf Testrillenkugellager aufgeprägt wurden, um verschiedene Fehlerfälle zu simulieren. Ergänzend ermöglichte ein weiterer Prüfstand die Untersuchung von Rillenkugellager eines Lüfters mit einem geregelten Luftstrom (konstante Belastung). Zur Bestimmung des Verschleißzustandes kamen Vibrationssensoren sowie Sensoren zur Messung der Phasenströme des Motors zum Einsatz.
Gegenwärtig sind am FSR zwei Prüfstände für die Erforschung von Prognostics- and Health Management Methoden einsatzbereit.
Prüfstand zur Untersuchung von Multikopter-Antriebssträngen
Das FSR betreibt einen Prüfstand zur Untersuchung der Antriebsstränge (Batterie, Electronic Speed Controller, Brushless Direct Current Motor, Luftschraube) von Multikoptern hinsichtlich ihres Verschleißes sowie der abrufbaren Leistung, welcher im Zuge des MAAM Projekts aufgebaut wurde.
Über einen optionalen Winderzeuger können die Einflüsse der Anströmung im Flug berücksichtigt werden. Im Prüfstand sind Sensoren zur Messung der Schubkraft, der Luftgeschwindigkeit, Drehzahl sowie Temperatur und Luftfeuchtigkeit verbaut. Die Ansteuerung und Messdatenerfassung erfolgt über LabView unter Nutzung der externen NI 6353 Karte mit 32 AI, 48 DIO und 4 AO Kanälen. Dank des modularen Aufbaus ist es möglich gezielt Fehlerfälle in die einzelnen Komponenten des Antriebsstrangs einzubringen und deren Auswirkung zu analysieren.
Aktuator und Getriebeprüfstand
Im Rahmen des SiFliegeR Projekts wurde ein Aktuator Prüfstand aufgebaut. Mit diesem Prüfstand können die Nutzung und Degradierung von elektromechanischen Aktuatoren untersucht werden. Der eingebaute Torquemotor ermöglicht eine aktive Kraftaufprägung, sodass dynamische Lasten, wie sie beispielsweise im Flug an Steuerflächen auftreten, abgebildet werden können. Dank der umfangreichen Sensorik (Drehmoment, Vibration, Phasenströme & -spannungen, Temperaturen, etc.) kann der Zustand des Aktuators erfasst werden.
Die modulare Bauweise ermöglicht eine einfache Modifikation des Prüfstands. Anstelle von Aktuatoren werden beispielsweise auch Getriebe hinsichtlich ihres Verschleißes bei unterschiedlichen Belastungen untersucht. Dabei wird der Torquemotor als Drehzahlgeber und eine Hysteresebremse zur Lastaufprägung verwendet.
Auch für weitere Forschungsvorhaben bietet die flexible Bauweise die Möglichkeit den Aufbau schnell zur Untersuchung weiterer rotierender Teile anzupassen. Dabei steht eine umfangreiche Messhardware zur Verfügung, welche flexibel über den compatRio von National Instruments in Echtzeit und auch mit Unterstützung eines FPGA genutzt werden kann.
