Wat is technische levensduur?

Technische levensduur is de periode waarin een product, machine, werktuig of apparaat naar behoren functioneert. Als de technische levensduur verstreken is kan men dit duidelijk merken. Een product kan van versleten zijn of vergaan. Machines functioneren niet meer na het verstrijken van de technische levensduur en ook apparaten zijn dan niet meer bruikbaar.

Technische levensduur of economische levensduur
Vaak wordt in de praktijk de technisch levensduur vergeleken met de economische levensduur. Dikwijls is de technische levensduur langer dan de economische levensduur. Een werktuig, machine of apparaat kan vaak langer worden gebruikt dan de periode dat het economisch interessant is om het te gebruiken. Zo kan men de technische levensduur van veel machines in stand houden of zelfs verlengen door de machines tijdig te reviseren en groot onderhoud te plegen. Onderhoud kost echter geld en legt een zware druk op de technische dienst van een bedrijf. Daardoor kan het economisch verstandiger zijn om de machines te vervangen voor modernere varianten.

Verder kunnen ook technologische ontwikkelingen er voor zorgen dat een machine economisch gezien verouderd is. Door moderne innovatie machines kan men vaak meer produceren in kortere tijd tegen lagere kosten. Denk hierbij aan de automatisering die wordt doorgevoerd in de procesindustrie. Doormiddel van PLC’s en SCADA worden machines nog efficiënter gebruikt en wordt de kwaliteit verhoogd. Daardoor daagt deze automatisering vaak bij aan het lean management en de visie op lean manufacturing van een bedrijf. Het lean management zorgt er echter wel vaak voor dat ook personeelskosten worden bespaard. Dat is economisch gezien interessant maar vanuit maatschappelijk oogpunt is het minder interessant voor de arbeidsmarkt.

Technische levensduur en duurzaamheid
Een hoge of lange technische levensduur maakt duidelijk dat het om een duurzaam product of een duurzame machine gaat. Duurzaamheid wordt steeds belangrijker in de economie. Ondanks dat worden nog steeds verschillende vormen van geplande slijtage doorgevoerd in producten. Men kan hierbij denken aan batterijen die na verloop van tijd er “gewoon” mee ophouden. Technologisch is men wel in staat om betere batterijen te plaatsen in apparaten zoals smartphones maar doet men dit niet zodat men vaker een nieuwe batterij moet aanschaffen. Dikwijls zorgen bedrijven er voor dat het vervangen van batterijen zo kostbaar is dat men eerder een nieuwe telefoon gaat kopen.

Op dat moment kun je jezelf gaan afvragen of er sprake is van geplande slijtage waardoor een bedrijf meer producten kan verkopen. Geplande slijtage is een zeer twijfelachtige vorm van handelen van bedrijven op de markt. Ondanks dat is het moeilijk om de bedrijven, die zich met deze onethische praktijken, bezig houden aan te pakken. Uiteindelijk corrigeert de markt zich vanzelf. Bedrijven die producten maken met een lange technische levensduur zullen door consumenten populairder worden.

Producten met een lange technische levensduur zullen daardoor vaker verkocht worden. Bedrijven die hier toch effectief op in willen spelen kunnen er voor kiezen om consumenten regelmatig een aanpassing of een update aan te bieden voor hun producten. Daardoor hoeven ze het bestaande product niet te vervangen maar kunnen ze deze upgraden. Dat komt de technische levensduur ten goede.

Wat is erosie en heeft erosie ook invloed op de techniek?

Erosie is een slijtageproces. Dit proces kan op verschillende manieren plaatsvinden. Kenmerkend voor erosie is dat het object dat onderhevig is aan erosie wordt verkleind door slijtage. Hierbij kan een deel van het materiaal van het object worden verplaatst of geheel verdwijnen. Erosie gebeurd in de natuur bijvoorbeeld door stromend water, gletsjers, hagel en wind. Deze verschillende processen kunnen worden versterkt wanneer bijvoorbeeld stromend water en wind ook zand meevoeren. Zand heeft een schurende werking waardoor bijvoorbeeld rotsen of oude bomen langzaam maar zeker kunnen afslijten. Ook vulkanisme in inslagen van vulkanen kunnen voor erosie zorgen.

Verschil tussen erosie en verwering
Erosie is iets anders dan verwering. Het belangrijkste verschil tussen erosie en verwering is dat verwering zorgt voor breuk en andere beschadiging zonder dat er materiaal daadwerkelijk wordt weggevoerd. Door de uitwerking van zogenoemde exogene krachten (natuurkrachten) kan materiaal breken of kunnen er barsten ontstaan. Het materiaal blijft op dezelfde plek maar veranderd van toestand en kwaliteit. Dit noemt men verweren. Bij erosie slijt het materiaal en wordt het kleiner. De delen van het materiaal worden weggenomen met de stroom van water of de kracht van de wind.

Erosie in de techniek
Staalconstructies en andere objecten kunnen ook onder erosie leiden wanneer deze in de buitenlucht zijn geplaatst. Hierbij kan gedacht worden aan constructies die veel wind vangen maar ook aan objecten die in het water staan. Met name zeewater kan door de schurende werking van zand voor erosie zorgen. Voor staalobjecten komt er bij zeewater nog een probleem aan de orde. Het zout in zeewater kan ook voor corrosie oftewel roest zorgen. Het is belangrijk dat constructeurs goed rekening houden met de werking van de omgevingsinvloeden die rondom de constructie aanwezig (kunnen) zijn. Als met deze erosie geen rekening wordt gehouden kan het object of onderdelen daarvan slijten.

Erosie, vonkverspanen en eroderen
Erosie kan ook plaatsvinden doormiddel van vonken. Dit proces wordt ook wel vonkverspanen genoemd en is een niet conventionele verspaningstechniek. Hierbij wordt doormiddel van vonken een metalen object in de gewenste vorm gebracht. Dit kan bijvoorbeeld doormiddel van draadvonken of zinkvonken. Er wordt hierbij gebruik gemaakt van elektrodes die doormiddel van kortsluiting vonken vormen. Deze vonken verwijderen kleine deeltjes van het werkstuk. Hierdoor ontstaat als het ware een kunstmatige erosie die in een versneld tempo en gecontroleerd plaatsvind.

Ook eroderen kan als een soort kunstmatige erosie worden beschouwd. Hierbij wordt het werkstuk ook in de gewenste vorm gebracht door gebruik te maken van elektrodes. Het werkstuk is hierbij één elektrode en daarnaast wordt ook nog een vormgevende elektrode gebruikt als ‘gereedschap’. Tussen de twee elektrodes stroomt een diëlektricum. Dit verwijdert de kleine deeltjes die van het werkstuk zijn verwijderd tijdens het eroderen. Eroderen is een soort verspanende techniek waarmee zeer gladde oppervlaktes kunnen worden gemaakt op machineonderdelen. Er ontstaan namelijk geen metaal bramen. Eroderen is daardoor zeer geschikt voor hoogwaardige machineonderdelen voor de medische machinebouw en fijnmechanica.

Wat is tribologie en wat doet dit vakgebied binnen de werktuigbouwkunde?

Tribologie wordt ook wel wrijvingskunde genoemd. Het is een specifieke tak binnen de werktuigbouwkunde. In het woord tribologie zit het Griekse woord ‘tribe’ dat wrijving betekend. Tribologie is het vakgebied waarin onderzoek wordt gedaan naar wrijvingsverschijnselen en slijtageverschijnselen die kunnen ontstaan op contactvlakken van materialen. Deze slijtage kan onder andere ontstaan door wrijving daarom wordt tribologie ook wel wrijvingskunde genoemd. Er wordt gekeken naar het effect van wrijving onder verschillende omstandigheden. Zo wordt er gekeken naar het effect van wrijving onder droge omstandigheden en natte omstandigheden. Daarnaast wordt gekeken naar het effect van wrijving bij verschillende temperaturen. Hieronder is in een aantal alinea’s weergegeven waar het vakgebied tribologie mee verbonden is.

Ruwheid van materiaal
Binnen tribologie worden daarnaast verschillende materialen onderzocht. Er wordt gekeken naar de materialen die veel wrijving veroorzaken wanneer ze met elkaar in contact komen en naar materialen die bij contact weinig wrijven. Een glad oppervlak zorgt voor minder wrijving dan een ruw oppervlak. De ruwheid van materialen wordt binnen de tribologie weergegeven in micrometers en verschillende waarden zoals ‘Ra, Rx, Rh’.

Levensduur van machineonderdelen
Wrijving en slijtage moeten in de werktuigbouwkunde zoveel mogelijk worden beperkt. Dit bevordert namelijk de levensduur van de machineonderdelen. Onderdelen van machines die onderhevig kunnen zijn aan slijtage en wrijving zijn bijvoorbeeld lagers, remmen en loopvlakken van machineonderdelen. Het is belangrijk dat deze machineonderdelen zo lang mogelijk meegaan. Wanneer deze onderdelen vaak vervangen moeten worden staan machines stil en zijn de onderhoudskosten hoog. Daarom is één van de belangrijkste doelstellingen van tribologie het beperken van slijtage en wrijving.

Levensduur van lagers
Binnen de tribologie kan bijvoorbeeld specifiek onderzoek worden gedaan naar de levensduur van lagers. Deze levensduuranalyse kan worden gedaan voordat machines daadwerkelijk een bepaald type lager gaan gebruiken. De keuze van de juiste lager is van groot belang voor de ontwikkeling van machines. Wanneer in machines verkeerde lagers worden toegepast kan dit er voor zorgen dat de machines in de praktijk niet effectief kunnen worden gebruikt. Daarnaast zullen de onderhoudskosten omhoog gaan omdat de lagers regelmatig vervangen moeten worden. Na de toepassing van lagers in een machine kan ook worden onderzocht waarom bepaalde lagers veel wrijving veroorzaken of juist niet. Dit is over het algemeen minder verstandig omdat de lagers dan reeds zijn toegepast. Naast lagers worden ook andere machineonderdelen die in contact komen met elkaar onderzocht op de effecten van de wrijving.

Tribologie en metallurgie
De materialen zoals metalen en metaallegeringen waaruit machineonderdelen bestaan moeten naast slijtvastheid ook aan andere eisen voldoen. De mechanische eigenschappen van materialen zijn erg belangrijk. Een metallurg stelt bijvoorbeeld bepaalde eisen aan de sterkte en corrosievastheid van metalen die toegepast worden in een constructie. Ook de manier waarop een metaal verwerkt en vervormd kan worden en de prijs van metaal is van invloed. Soms moeten metalen worden toegepast die minder slijtvast zijn maar toch over andere goede mechanische eigenschappen beschikken.

Tribologie en de toepassing van smering
Een oplossing waarmee de wrijving zoveel mogelijk tegen kan worden gegaan is het gebruik van smeermiddelen. Smeermiddelen zorgen voor smering tussen machineonderdelen. Binnen tribologie wordt aandacht besteed aan de juiste smeermiddelen die de wrijving tussen de machineonderdelen kunnen beperken. Er zijn zeer veel verschillende smeermiddelen die specifieke eigenschappen hebben. Smeermiddelen worden meestal in drie hoofdgroepen ingedeeld: vaste smeermiddelen, vloeibare smeermiddelen en plastische smeermiddelen zoals smeervetten. Daarnaast is het mogelijk om smeermiddelen in te delen in grondstoffen. Zo worden sommige smeermiddelen vervaardigd uit dierlijke en plantaardige vetten. Dit worden ook wel bio-smeermiddelen genoemd omdat ze biologisch goed afbreekbaar zijn. Veel olie die toegepast wordt is echter minerale olie. Deze olie is biologisch moeilijk afbreekbaar maar wordt wel veel gebruikt vanwege de gunstige smeereigenschappen. Met name de viscositeit is van groot belang bij de beoordeling van smeermiddelen. De viscositeit is een term waarmee de stroperigheid of traag vloeibaarheid van een stof wordt aangeduid. Door de smeermiddelen met de juiste viscositeit toe te passen kan de slijtage aan machineonderdelen worden beperkt. De wrijving treed dan op in het smeermiddel zelf en minder tussen de machineonderdelen.