Bei den oft auch als Gas- oder Luftlager bezeichneten aerodynamischen Lagern werden die auftretenden Lagerkräfte – im Unterschied etwa zu klassischen Wälzlagern – allein durch einen dünnen gasförmigen Fluidfilm übertragen, welcher sich durch entsprechenden Druckaufbau unter dem Einfluss der rotierenden Welle ausbildet. Neben einem reibungs- und verschleißarmen Laufverhalten zeichnen sich aerodynamische Lager vor allem durch ihre geringen Wartungsanforderungen und ihren schmutzfreien Betrieb aus, da weder Öl noch Fett als Schmiermittel zum Einsatz kommen. Typischerweise werden aerodynamische Lager für schnelldrehende Rotoren eingesetzt, welche gleichzeitig nur verhältnismäßig geringen Belastungen ausgesetzt sind. Heutzutage bereits gängige Anwendungsfälle dieser modernen Technologie sind oft kleinere Apparate, wie zum Beispiel Zahnarztbohrer oder Präzisionsinstrumente, aber auch deutlich größere Turbomaschinen, darunter etwa Flugzeug- und Kraftwerkturbinen.

Zu den größten Herausforderungen beim Betrieb aerodynamisch gelagerter Rotoren zählt das Auftreten unerwünschter selbsterregter Schwingungen, welche durch das Einbringen einer nachgiebigen Folienstruktur in den Lagerspalt möglicherweise reduziert werden können. In diesem Fall spricht man von aerodynamischen Folienlagern, deren Aussehen und grundlegender Aufbau in nebenstehender Abbildung dargestellt sind. Zahlreichen Untersuchungen zufolge resultieren weitere entscheidende Vorteile aus dieser konstruktiven Maßnahme, darunter etwa ein verbessertes Anlaufverhalten des Rotors und ein wirksamer Schutz des aerodynamischen Lagers vor Schäden durch eingedrungene Fremdkörper.

Experimentelle Untersuchungen an aerodynamischen Lagern sind mit hohen Kosten verbunden und meist aufwändig in der Umsetzung. Vor diesem Hintergrund haben sich in der Forschung numerische Simulationen als hilfreiche Ergänzung oder stellenweise sogar als Ersatz bewährt.

Betreuung der deutsch-französischen Doppelabschlussprogramme im Maschinenbau

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https://www.defi.kit.edu.

Organisation der deutsch-französischen Sommerschulen zum Thema der Tribologie

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Tribology Today 2015 (Bad Herrenalb) und Tribology Today 2018 (Marrakesch).