TEIL SIEBEN:
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Die wissenschaftliche Entwicklung von Fahrradkettenschmiermitteln umfasst zwei verschiedene Phasen: Formulierung und Prüfung. Jede Phase umfasst mehrere detaillierte Teilprozesse. Muc-Off führt wissenschaftliche Tests im Labor durch - misst die Effizienz oder Haltbarkeit eines Schmiermittels und analysiert die Ergebnisse. Anschließend wird es an mehrere unabhängige Prüfstellen übergeben, die ihre Tests durchführen und einen Vergleich mit unseren Ergebnissen anstellen, bevor es von unseren erfahrenen Mitarbeitern und gesponserten Profisportlern auf der Straße getestet wird, um das endgültige Gütesiegel zu erhalten.
Labortests werden mit unseren kürzlich erworbenen und hochentwickelten Tribometern und mit unserem Chain Schmieren Optimisation Dynamometer (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 mangelt.
In diesem Kapitel beschreiben wir den Wert jedes einzelnen für die unterschiedlichen, aber eng aufeinander abgestimmten Prozesse des Testens, Messens und Analysierens. Wir werden unsere Untersuchung im Kontext des Schmiermittels Project Landa einordnen: unsere schnellste Formel 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 von Reibungskontakten. 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 haben die Wissenschaftler von Muc-Off einen branchenüblichen Kugel-Scheiben-Test als wichtigen Bestandteil des Screening-Prozesses angepasst. Der Tribotest, bei dem ein Ölkandidat zwischen einer festen Metallkugel und einer sich vor- und zurückbewegenden Metallscheibe aufgebracht wird, um Reibung zu erzeugen, hat diesen langwierigen, aber wichtigen Prozess erheblich beschleunigt. Durch die Verwendung einer Standardkugel im Screening-Prozess konnten viele Schmierstoff-Iterationen getestet und die besten ausgewählt werden, um in den mit NPL entwickelten Endtest einzutreten.
Jedes Element des NPL-Tests, der in den Tribometertests des Projekts Landa verwendet wird, wird kontrolliert. Die feste Kugel wird durch eine speziell bearbeitete Probe ersetzt und die Scheiben bestehen aus einem Metall mit bekannter Härte und Oberflächenbeschaffenheit. Der Kontakt zwischen der Kugel und der Scheibe erfolgte bei einem vorgegebenen Druck. Die Hin- und Herbewegung der Scheibe unter der Kugel (hin und her, um die Gleitbewegung zwischen Verbindungsstift und Rolle nachzubilden) erfolgte bei einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit. Jeder Parameter wurde so definiert, dass er die Geschwindigkeit, Belastung, Kraft und Bewegung nachbildet, die wahrscheinlich in dem Bereich der Kette auftreten, der die meisten Verluste erzeugt.
Die Messung ist der Auftakt zur Analyse. Das Tribometer erstellt in Echtzeit (während des Tests) ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Normal- und Reibungskraft zeigt, und sein Abschlussbericht wird in einer Tabelle erstellt. Durch Division der Reibungskraft durch die Normallast erhält man den Reibungskoeffizienten: ein wichtiger Wert in jeder Phase der Schmierstoffentwicklung, aber besonders wertvoll während des Screening-Prozesses. Die Fähigkeit des Tribometers, aus einer Vielzahl von Parametern ein definitives Maß für die Reibung zu erzeugen, es in einem Diagramm anzuzeigen und die zugrunde liegenden Daten in einer Tabelle bereitzustellen, macht es zu einem unverzichtbaren Werkzeug für Vergleichstests. So wurden beispielsweise bei einem kürzlich durchgeführten Test vier Schmierstoffe in der Tribolab-Software verglichen, was in einem Diagramm gipfelte, das aus über 28 Millionen Datenpunkten abgeleitet wurde - dies ist in Microsoft Excel einfach nicht möglich.
Unser Chain Schmieren Optimisation Dynamometer (CLOD) ist nach wie vor das Herzstück unserer wissenschaftlichen Entwicklung von Formeln für Leistung oder Haltbarkeit. Als preisgekrönte, anwendungsspezifische Maschine, die von Hand nach den höchsten Spezifikationen gebaut wurde, ist sie der physische Ausdruck unseres Engagements für die datengesteuerten Anforderungen unseres erfolgreichsten und beständigsten Profiteampartners, INEOS Grenadiers.
Obwohl CLOD unseren Tribometern in puncto Vielseitigkeit oder Auflösung nicht das Wasser reichen kann, ist es äußerst präzise (nachgewiesen auf 0,005 W bei einem Spannungstest durch die Wissenschaftler bei LGC und NPL) und bildet die Anwendung durch die Verwendung echter Antriebsstrangkomponenten absolut originalgetreu nach. Die entscheidenden Messungen des Dynamometers sind Geschwindigkeit und Belastung (letztere wird durch die Kettenspannung bestimmt). Weitere Faktoren, die die Testergebnisse beeinflussen, sind Kette, Ritzel und Kettenblätter: Zustand, Anzahl der Glieder und Beschichtung (Kette) und Anzahl der Zähne (Kettenblätter/Ritzel).
CLOD hat zwei grundlegende Konfigurationen: Leistungsaufnahme und Leistungsrückführung. Im Spannungsmodus kann der Leistungsprüfstand als "Leistungsrückführungsgerät" beschrieben werden, das Drehmoment in die Kette "einschließt". Durch die Spannung der Kette wird sichergestellt, dass der erfasste Kontaktdruck der Anwendung entspricht. Der Antriebsmotor dreht das Kettenblatt, während sich das Kettenrad frei dreht. Die zum Drehen der Welle im Antriebsmotor erforderliche Leistung ist daher dieselbe wie die, die von der Kette als Reibung abgeführt wird. Dies ermöglicht eine genaue Messung des Reibungsleistungsverlusts. Vor dem Test wird der Leistungsprüfstand kalibriert, um die Anzahl der Volt zu ermitteln, die einem bestimmten Drehmoment entspricht. Um ein rein hypothetisches Beispiel zu nennen: Dies könnte bedeuten, dass 10 V 10 Nm entsprechen. Diese Werte werden zusammen mit der Drehzahl erfasst und die Daten werden mit Frequenzen von 10 kHz oder 10.000 Datenpunkten pro Sekunde erfasst, obwohl eine noch höhere Datenerfassungsfrequenz für den Einsatz bei Hochgeschwindigkeitsfilmvergleichen verwendet werden kann, bei denen die Daten mit dem Video "synchronisiert" werden, z. B. bei Gangwechseln.
Wie das Tribometer generiert der Leistungsprüfstand Daten zur Analyse als Diagramm und als Rohdaten. Während er in Echtzeit (während des Tests) ein Diagramm generiert, können aus den in den erfassten Daten enthaltenen zugrunde liegenden Daten weitere Diagramme erstellt werden. 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 des durch Reibung verlorenen Leistungsverlusts verwendet werden.
CLOD ist ein branchenweit anerkanntes Gerät, das bereits zwei Preise gewonnen hat. Es gewann die Kategorie "Physikalische Prüfung und Messung" und den Preis "Anwendung des Jahres" bei den Northern European Engineering Impact Awards 2015 von National Instruments (NI), was es nicht nur für Muc-Off, sondern für Industriestandards im Allgemeinen zu einem wertvollen Werkzeug macht. Seine hochpräzisen Messwerte liefern Muc-Off die höchsten Testdaten, die in diesem Bereich verfügbar sind. CLOD wurde in Zusammenarbeit mit National Instruments entwickelt - einem Multimilliarden-Dollar-Unternehmen mit Sitz in Austin, Texas. Während sie normalerweise an hochkarätigen Projekten arbeiten, die sich auf Bereiche wie Kernphysik konzentrieren, war die Gelegenheit, eine bahnbrechende Maschine wie CLOD zu entwickeln, eine Chance, die man sich nicht entgehen lassen durfte.
Bei der Formulierung des Schmierstoffs für das Projekt Landa folgten auf den mit dem Tribometer durchgeführten Screeningprozess Leistungsprüfstandstests. Die Tribotests waren bei der Ermittlung geeigneter Grundöle so effektiv, dass nur vier Formeln für die Leistungsprüfstandstests verwendet wurden. Von diesen vier Formeln erwies sich bald eine als in der Lage, unseren Leistungszielwert, ausgedrückt als Reibungskoeffizient, zu erreichen.
Muc-Off verwendet ein Kontur-Weißlichtinterferometer, um die physikalischen Effekte von Tribotests zu analysieren. Beispielsweise endete der Prozess der Prüfung potenzieller Öle für das Schmiermittel von Project Landa mit der Verwendung des Interferometers zur Messung der Verschleißnarben, die sowohl an der Kugel als auch an der Scheibe entstanden sind. Durch die Messung der Wechselwirkung 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 höchsten Wert auf Tests, Messungen und Analysen. Unser Vorstand wird die Veröffentlichung eines neuen Produkts nicht genehmigen, ohne vorher detaillierte Berichte zu evaluieren, die aus umfassenden Tests unseres Forschungs- und Entwicklungsteams hervorgegangen sind.
Unsere Protokolle und Verfahren haben sich seit dem Abschluss unseres gemeinsamen Forschungsprojekts mit LGC und NPL dramatisch weiterentwickelt. Die wissenschaftlichen Prinzipien, auf denen unsere bisherigen Tests basierten, bleiben natürlich unverändert, doch unsere promovierten Mitarbeiter sind nun in der Lage, ihr gesamtes Wissen einzusetzen, um noch effizientere und langlebigere Schmierstoffe zu entwickeln.
Sie verfolgen die beiden Ziele Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit. Ihr oberstes Ziel ist die Entwicklung zuverlässiger Tests, die branchenweit eingesetzt werden können; unabhängige Standards, mit denen sich konkurrierende Produkte von konkurrierenden Herstellern genau vergleichen lassen. Während Letzteres ein langfristiges Ziel bleibt, ist die Entwicklung wiederholbarer und reproduzierbarer Testprotokolle nun in greifbare Nähe gerückt.
Aber auch wenn interne Labortests handfeste Beweise oder Daten liefern, ist nichts mit der Anwendung in der realen Welt vergleichbar. Bei Muc-Off gibt es eine große Bandbreite an Fahrern mit unterschiedlichem Leistungsniveau, die jedes neue Produkt auf Herz und Nieren prüfen.Bei der Entwicklung unseres Schmierstoffs wird zwar ein Großteil der anfänglichen Forschung in der F&E-Abteilung durchgeführt, es müssen jedoch auch Tests auf dem Fahrrad durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass das Produkt in der Praxis funktioniert. Ein Mitglied unseres F&E-Teams ist ein ehemaliger Olympia-BMX-Rennfahrer. Er legt regelmäßig über 300 Meilen zurück, um eine Schmierstoffvariante zu testen, bevor er die Ergebnisse analysiert, und erreicht dabei Wattleistungen von 1500 bis 2000 Watt.
Auch der Standort ist entscheidend. Das Forschungs- und Entwicklungszentrum in Poole, Großbritannien, ist mit einer Vielzahl von Oberflächen und Höhenlagen gesegnet und das Wetter kann besonders wechselhaft sein. Daher werden unsere Entwicklungsschmierstoffe unter den unterschiedlichsten Bedingungen getestet.
Unabhängige Tests sind ein unglaublich wichtiger Aspekt des Prozesses, da sie eine weitere Ebene der Verifizierung unserer Ergebnisse bieten. Derzeit gibt es keinen vereinbarten Industriestandard für Testmethoden, aber wir haben festgestellt, dass wir durch die Kombination robuster, hauseigener Testmethoden auf hochmoderner Ausrüstung mit unabhängigen und praxisnahen Tests die bestmöglichen Schmierstoffe entwickeln und unserem Produktversprechen vertrauen können.
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