Volles Tempo auf Schnee und Eis
In vielen Wintersportarten geht es vor allem um möglichst viel Tempo. Ob beim Eisschnelllauf, beim Rennrodeln oder beim Bobfahren: Ist die Ziellinie erreicht, dann entscheidet alleine die Zeit über Sieg oder Niederlage. Gemeinsam mit dem Institut für Forschung und Entwicklung von Sportgeräten (FES) entwickelt Schaeffler neue Kufenmaterialien und passgenaue Fahrwerklager, die auch während der Olympischen Winterspiele zum Einsatz kamen.
Technik und Tempo
Wenn Athleten im Winter auf Schnee und Eis unterwegs sind, dann geht es vor allem um Geschwindigkeit. Die niedrige Reibungszahl zwischen Sportgerät und Untergrund ermöglicht in vielen Disziplinen Geschwindigkeiten, die Sommersportler nicht erreichen. Ein Ski hat auf Schnee meist weniger als ein Zehntel der Reibung zwischen einem Autoreifen und der Straße, beim Schlittschuhlaufen verringert sich durch den Wasserfilm zwischen Kufe und Eis die Gleitreibung auf ein Minimum. Manchmal entscheiden nur wenige Hundertstelsekunden über Sieg oder Niederlage. Deswegen kommt es im Wintersport nicht nur auf Kraft, Ausdauer und Können der Athleten an, sondern auch auf leistungsstarke Sportgeräte.
Seit vielen Jahren entwickelt Schaeffler gemeinsam mit dem Berliner Institut für Forschung und Entwicklung von Sportgeräten (FES) Hochleistungs-Komponenten für die Nationalmannschaften des Bob- und Schlittenverbands für Deutschland (BSD) und der Deutschen Eisschnellauf-Gemeinschaft (DESG). Die Schlittschuhe, Rennschlitten und Bobs des FES profitieren dabei vom Schaeffler Know-how bei der Entwicklung hochfester und reibungsarmer Materialien, der Auslegung von Wälz- und Gleitlagern und der Analyse von Komponenten und Geräten mit modernster Messtechnik. Gemeinsames Ziel ist es, für die Athleten individuell abgestimmte Sportgeräte zu entwickeln und sie für jedes Rennen an Bedingungen wie Umgebungstemperaturen, Eis- und Bahneigenschaften anzupassen. Wenn es dann wie bei den Olympischen Winterspielen im südkoreanischen Pyeongchang um Gold, Silber und Bronze geht, müssen Sportler und Technik perfekt harmonieren, um beim Wettkampf um die Medaillen erfolgreich zu sein.
Filmreife Schlittschuhe
Für das deutsche Eisschnelllauf-Nationalteam entwickelt Schaeffler das Material für die Schienen der Kufen, die in einen „Torpedo“ genannten Träger aus Kohlefasern eingeklebt werden. Sie haben den direkten Kontakt zum Eis und damit eine sehr wichtige Funktion. Denn über die Schnelligkeit entscheiden nicht nur die Kraft und die technischen Fertigkeiten des Eisschnellläufers, sondern auch der Film aus Wasser, der zwischen Kufe und Eis entsteht und der die Gleitreibung erheblich senkt. Er bildet sich unter anderem durch die Wärme, die die Reibung der Kufe auf dem Eis erzeugt.
„Für eine optimale Gleitfähigkeit des Schlittschuhs sind deswegen ein niedriger Reibungskoeffizient und eine geringe Wärmeleitfähigkeit des Kufenstahls wichtig“, erklärt Michael Künzel, Projektleiter Eisschnelllauf beim FES. „Dann bleibt die Wärme länger an der Kontaktstelle, so dass der erforderliche Wasserfilm schneller gebildet wird und länger erhalten bleibt.“ Außerdem sind eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit gefragt. „Schon kleinste Unebenheiten oder Kanten in der Laufschiene wirken wie eine Feile auf dem Eis und bremsen den Athleten ab“, erläutert Künzel, der selbst als Eisschnellläufer bei den Olympischen Spielen 1998 in Nagano und vier Jahre später in Salt Lake City dabei war. In den letzten Jahren verwendete das FES Schienenmaterial, das von Schaeffler aus weltraumerprobtem Hochleistungsstahl gefertigt wird und diese Anforderungen sehr gut erfüllt. Für die Olympischen Spiele in Pyeongchang entwickelten die Ingenieure von FES und Schaeffler eine neue Legierung, die erstmals eingesetzt wurde, um die entscheidenden Sekundenbruchteile herauszuholen.
Selbstoptimierende Werkstoffe
Auch die deutsche Nationalmannschaft Rennrodeln setzt auf einen neuen Werkstoff für die Gleitschienen der Rennschlitten. Schaeffler entwickelte für das FES einen neuen, kaltverfestigten Stahl, der ohne Beschichtung auskommt und sich selbst repariert, indem er beschädigte Stellen durch Dehnungsprozesse wieder aushärtet. „Unser Ziel ist, die Gleitschienen durch Wärmebehandlung, Schleifen und Biegen genau auf Athleten, Bahneigenschaften und Umgebungsbedingungen abzustimmen“, berichtet Carsten Ludwig, Projektleiter Rennrodeln beim FES. „Beschichtete Materialien sind schwieriger handzuhaben, denn irgendwann ist die Beschichtung weggeschliffen und die Materialeigenschaften verändern sich lokal.“
Die kontinuierliche Selbstoptimierung beugt Beschädigungen der Gleitschienen vor, die durch Schmutz und kleine Steinchen im Eiskanal verursacht werden und die den Rennrodel abbremsen würden. Eine niedrige Wärmeleitfähigkeit des Stahls sorgt auch bei den Rodlern für den Wasserfilm, der die Gleitreibung senkt. Darüber hinaus ist bei den Gleitschienen eine hohe Härte bei gleichzeitig guter Zähigkeit wichtig. „Die Geometrie der Gleitschiene soll sich im Eiskanal nicht verändern“, beschreibt Ludwig. „Für eine optimale Fahrdynamik brauchen wir den richtigen Kontaktdruck und eine konstante Kufenaufstandskraft.“ Denn wenn die Schiene den Kontakt zum Eis verliert, beginnt eine ballistische Flugphase und das Gerät lässt sich nicht steuern. Für bestmögliche Fahrdynamik sorgen auch Gelenklager zur Abstützung der Kufen, die ebenfalls von Schaeffler bereitgestellt werden.
Die Formel 1 des Wintersports
Mehr als bei allen anderen Wintersportarten kommt es beim Bobfahren auf die Sportgeräte an, die von den Athleten auch als Formel 1-Wagen des Wintersports bezeichnet werden. Um bei der Kurvenfahrt mit bis zu 150 km/h in der Bahn zu bleiben, sind die Bobs zweigeteilt – in ein sogenanntes Vorderboot und ein Hinterboot, die durch ein Teilungsgelenk miteinander verbunden sind und die sich um die Längsachse zueinander verdrehen können. Die deutsche Nationalmannschaft fährt unter anderem mit Bobschlitten des FES, die Schaeffler mit Hochleistungslagern ausstattet.
So sorgen zwei Kegelrollenlager von Schaeffler mit einer hohen statischen Tragzahl und Unempfindlichkeit gegen Stöße für die erforderliche Festigkeit des Teilungsgelenks. Mit einer hohen Steifigkeit halten Lager und Gelenk das Vorderboot und das Hinterboot immer in der richtigen Position zueinander und vermeiden ein Durchbiegen auf Grund der hohen Querbeschleunigungen, die das Fünffache der Erdbeschleunigung erreichen können. Am wichtigsten ist aber, das Lagerspiel mit der richtigen Vorspannung der beiden Lager zu minimieren. „Sobald an irgendeiner Lagerstelle Spiel ist, sinkt die Fahrleistung und der Bob wird langsamer“, berichtet Enrico Zinn, der die technische Entwicklung der Bobschlitten beim FES vorantreibt. Außerdem entwickelt Schaeffler besonders leichtgängige Gleitlager für die Lenkung. „Das ist wichtig, damit der Pilot die Lenkung direkt spürt“, beschreibt Zinn. Nur so kann er das notwendige Fingerspitzengefühl entwickeln und die Ideallinie finden, die über Sieg und Niederlage entscheidet.