Ein Schleifring (im Sinne der Elektrotechnik) ist eine Methode zur Herstellung einer elektrischen Verbindung durch eine rotierende Baugruppe. Schleifringe, auch elektrische Drehschnittstellen, elektrische Drehverbinder, Kollektoren, Drehgelenke oder elektrische Drehkupplungen genannt, sind in allen rotierenden Systemen mit elektrischen Verbindungen von Sensoren und Empfängern zu finden. Sie sind ein häufiger Baustein in terrestrischen und Weltraumanwendungen, z. B. in Windturbinen, Computertomographen, Solaranlagen im Weltraum und vielen anderen.

Tribologische Charakterisierung

Eine der wichtigsten Eigenschaften eines Schleifrings ist ein gutes tribologisches Verhalten. Einerseits darf ein Schleifring nicht verschleißen, andererseits kann er aber auch nicht beliebig geschmiert werden. Auch den Kontaktwerkstoffen sind enge Grenzen gesetzt, da sie hohen elektrischen Anforderungen genügen müssen.
Noch eingeschränkter in Bezug auf Werkstoffe und Schmierung sind Schleifringe für den Einsatz im Weltraum, wo die ordnungsgemäße Funktion ohne die Möglichkeit einer Wartung gewährleistet sein muss. Die Schmierung von Schleifringen im Weltraum ist ein noch wenig erforschtes Thema.

Elektrische Charakterisierung

Die andere wichtige Eigenschaft ist ein gutes elektrisches Verhalten. Ströme müssen mit geringsten Verlusten übertragen werden. Jede Erhöhung des Widerstands kann zur Selbsterhitzung des Schleifringsystems führen und erhöhte Temperatur führt wiederum zu erhöhtem Widerstand - es ist eine Spirale des Versagens.
Im Weltraum gibt es noch mehr zu bedenken als die elektrischen Kontaktmaterialien: Ausgasende Isolatormaterialien neben den elektrischen Leiterbahnen können die Kontaktflächen zersetzen.

Tribo-elektrische Verbindungen

Berühmte Fragen zur Leistung von Schleifringen:
"Gibt es einen Zusammenhang zwischen Reibungskoeffizient und elektrischem Rauschen?" - Ja, es gibt einen Zusammenhang - wie AAC in mehreren Tests an ungeschmierten Schleifringen festgestellt hat.
"Wie viel Öl ist zu viel Öl in geschmierten Schleifringen?" - Das hängt stark von Ihrer Anwendung ab!
"Haben hoch vorgespannte Bürsten weniger Lärm, verschleißen aber schneller?" - Nein, dies wurde nicht als allgemeine Regel festgestellt.

Laufende Forschung bei AAC

Es gibt noch viele Fragen, die beantwortet werden müssen! Wir sind bestrebt, diese Antworten zu finden und zögern nicht, Prüfmethoden zu überdenken und z.B. eine Infrarotüberwachung der Schleifring- und Bürstentemperaturen im Vakuum durchzuführen. Kraftmessungen im Millinewton-Bereich sind unser tägliches Geschäft. Mit Elektronenmikroskopie und energiedispersiver Röntgenspektroskopie werden die geprüften Schleifringe und Bürsten analysiert - auf der Suche nach dem Versagensmechanismus. Gezielter In-situ-Einsatz von Verunreinigungen simuliert die Degradation durch ausgasende Materialien.
Mit einer neuen Prüfmethode können Schleifringe von -50°C bis +150°C in Luft, Vakuum oder gasförmiger Umgebung charakterisiert werden. Die einzige Einschränkung bei der Schleifringprüfung, die wir akzeptieren, ist die Einschränkung unserer Fantasie.

Elektrotribologische Tests in der Weltraumumgebung angeboten von AAC

Interessieren Sie sich für weitere Informationen oder die Charakterisierung von Schleifringen? Nehmen Sie Kontakt mit unserem Expertenteam auf office@aac-research.at oder besuchen Sie uns unter Luft- und Raumfahrt und fortgeschrittene Verbundwerkstoffe: Raumfahrttechnik und -technologie