Sie sind flexibel und unter den richtigen Bedingungen zuverlässig: Gummidichtungen kommen in nahezu allen schweren Maschinen und Hydrauliksystemen zum Einsatz, ermöglichen Bewegungsabläufe und verhindern gleichzeitig das Austreten von Flüssigkeiten. In Baggern und Fahrzeugbremsen beispielsweise sind präzise Dichtungssysteme unverzichtbar: Sie sichern sowohl die Funktionalität als auch die Betriebssicherheit der Systeme.

„Ein Dichtungsring mag zwar nur ein kleiner Bestandteil einer Maschine sein, doch sein Versagen kann erhebliche Auswirkungen haben“, sagt Professor Chao Peng. Seit September forscht er im Rahmen eines Stipendiums der Humboldt-Stiftung am Institut für fluidtechnische Antriebe und Systeme (ifas) an der RWTH Aachen. Sein Fachgebiet: die komplexen Belastungen und der Verschleiß von Gummidichtungen in hydraulischen Systemen. Mit dem Humboldt‐Forschungsstipendium fördert die Alexander von Humboldt‐Stiftung überdurchschnittlich qualifizierte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der ganzen Welt.

Um die Haltbarkeit von Gummidichtungen in fluidtechnischen Anwendungen zu verbessern, ist es entscheidend, den Materialverschleiß präzise zu messen. Zwar existieren Modelle, die die Reibung zwischen Gummi und Gegenfläche simulieren und potenzielle Ausfälle vorhersagen, doch Professor Peng betont: „Es gibt kein Modell, das sowohl die Schmierung als auch den Verschleiß umfassend berücksichtigt.“ Der hohe Druck, dem diese Dichtungen häufig ausgesetzt sind, führt zu einer erhöhten Reibung und stellt somit eine erhebliche Herausforderung dar.

Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich aus der unebenen Oberfläche des Gummis sowie der Komplexität des Reibkontakts zwischen dem elastischen Dichtungsmaterial und der Zylinderstange, was genaue Vorhersagen des Verschleißes erschwert. Frühere Studien haben gezeigt, dass auch der Schmierzustand einen erheblichen Einfluss auf die Reibung und die Dichtfähigkeit hat und stark von den Umgebungsbedingungen der Maschine abhängt. Um die Lebensdauer einer Gummidichtung möglichst präzise vorhersagen zu können, untersucht Professor Peng die Dichtungen unter verschiedenen Druckbedingungen und bei Temperaturen von -55 °C bis +135 °C. Seine Experimente zeigen beispielsweise, dass die Dichtung bei einer Temperatur von 80 °C beginnt, ihre Funktion zu verlieren, was zum Austreten von Flüssigkeit führen kann.

Chao Peng ist froh über die Möglichkeit, an der RWTH Aachen forschen zu können – er empfindet dies als eine besondere Ehre: „Die RWTH ist weltweit führend im Maschinenbau, und ich erlebe täglich, auf welch beeindruckend hohem Niveau meine Kolleginnen und Kollegen hier arbeiten“, sagt der Ingenieur. Professorin Katharina Schmitz, Leiterin des Instituts für fluidtechnische Antriebe und Systeme (ifas) und international anerkannte Expertin für Dichtungstechnologien in der Fluidtechnik, wird ihn während seiner Förderzeit als Gastgeberin unterstützen.