Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verschleißteil, eine Vorrichtung zu Überwachung eines Verschleißzustandes, ein Verfahren zum Herstellen eines Verschleißteiles und ein Computerprogrammprodukt.

Technischer Hintergrund

Ein aktueller Entwicklungstrend bei der Fertigung ist der sogenannte 3D-Druck, auch bekannt unter den Bezeichnungen Additive Fertigung („additive manufacturing"), Generative Fertigung oder Ra- pid-Technologien. Beim 3D-Drucken können Materialien Schicht für Schicht aufgetragen und so dreidimensionale Gegenstände erzeugt werden.

Dies eröffnet die Möglichkeit, Verschleißteile nach Bedarf mittels 3D-Drucker zu drucken. Bspw. können so Kosten für eine aufwendige Lagerhaltung von Verschleißteilen reduziert werden. Ebenfalls können mittels 3D-gedruckten Verschleißteilen lange Lieferzeiten für die Verschleißteile verhindert werden, da die Möglichkeit besteht, die Verschleißteile direkt oder zumindest nahe des Einsatzortes zu drucken.

Herkömmlich werden die Teile von dem 3D-Drucker nur anhand der jeweils vorgegebenen Geometrie mit einem homogenen Werkstoff gedruckt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Verbesserungen in Bezug auf 3D-gedruckte Verschleißteile zu schaffen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben. Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein (z. B. teilweise oder vollständig mittels additiver Fertigung hergestelltes, vorzugsweise 3D-gedrucktes) Verschleißteil, vorzugsweise für eine Behälterbehandlungsanlage (z. B. zum Herstellen, Reinigen, Prüfen, Abfüllen, Verschließen, Etikettieren, Bedrucken und/oder Verpacken von Behältern für flüssige Medien, vorzugsweise Getränke o- der flüssige Nahrungsmittel). Das Verschleißteil weist (z. B. in einem unverschlissenen Zustand) ein (z. B. mittels additiver Fertigung hergestelltes, vorzugsweise 3D-gedrucktes) Bauteilinneres und eine Verschleißschicht auf. Die Verschleißschicht ist durch additive Fertigung, vorzugsweise 3D- Druck, hergestellt und deckt das Bauteilinnere (z. B. teilweise oder vollständig) ab. Die Verschleißschicht weist einen Verschleißindikator auf, der mittels additiver Fertigung, vorzugsweise mittels 3D-Druck, hergestellt und dazu ausgebildet ist, auf einen Verschleißzustand des Verschleißteils (z. B. visuell, elektrisch und/oder haptisch) hinzuweisen (bzw. einen Verschleißzustand des Verschleißteils anzugeben), vorzugsweise wenn der Verschleißindikator verschleißbedingt freigelegt und/oder abgetragen wird.

Vorteilhaft kann das Verschleißteil eine einfache Verschleißüberwachung durch Überwachung des Verschleißindikators ermöglichen. Der Verschleißindikator kann verschleißteilindividuell angepasst sein. Der Verschleißindikator kann ermöglichen, dass das Verschleißteil nicht zu früh ausgetauscht wird, sondern erst wenn die Verschleißschicht bspw. vollständig verschliessen ist. Zudem kann ein Versagen des Verschleißteils frühzeitig erkannt werden, wodurch unvorhergesehene Stil Istandzei- ten/Wartungsarbeiten reduziert werden können. Der Verschleißindikator kann auch eine sofortige Beurteilung im Schadensfall bzw. Gewährleistungszeitraum ermöglichen. Ferner können durch die Überwachung des Verschleißindikators Daten über den Verschleiß des Verschleißteils gesammelt werden, wodurch es möglich sein kann, das Verschleißteil und/oder die Maschine, in der das Verschleißteil umfasst ist, zu optimieren.

In einem Ausführungsbeispiel weist die Verschleißschicht eine Deckschicht auf, die den Verschleißindikator in einem unverschlissenen Zustand des Verschleißteils verdeckt. Vorteilhaft kann der Verschleißindikator folglich tiefer in der Verschleißschicht angeordnet werden und bspw. erst auf den Verschleißzustand hinweisen, wenn er freigelegt (und/oder später abgetragen) wird.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel bildet der Verschleißindikator in einem unverschlissenen Zustand des Verschleißteils eine Bauteiloberfläche des Verschleißteils oder ist in einer Bauteiloberfläche des Verschleißteils umfasst. Vorteilhaft kann der Verschleißindikator somit auf den Verschleißzustand hinweisen, wenn er bspw. punktuell oder abschnittsweise abgetragen wird. Außer- dem kann der Verschleißindikator beim Austausch des Verschleißteils das Risiko einer Verwechslung verringern, da der Verschleißindikator dem Verschleißteil bspw. fest zugeordnet sein kann. Damit kann die Anlagensicherheit gesteigert werden.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Verschleißindikator zumindest teilweise durch einen elektrischen Leiter, vorzugsweise eine Leiterbahn oder eine Leitschicht, gebildet. Vorzugsweise kann so eine elektrische Überwachung des Verschleißindikators erfolgen. Die elektrische Überwachung kann in vielerlei Hinsicht genutzt werden, bspw. zum frühzeitigen Erkennen des verschleißbedingten Bauteilversagens und Melden an eine lokale und/oder Remote-Benutzerschnittstelle. Mittels des elektrischen Leiters ist es auch möglich, Belastungen am Verschleißteil und Lastzyklen des Verschleißteils zu ermitteln.

Alternativ oder zusätzlich ist der Verschleißindikator zumindest teilweise durch eine zumindest abschnittsweise oder lageweise Färbung, Strukturierung, Texturierung, Härteänderung (z. B. Verhärtung oder Härteverringerung), Materialänderung und/oder Nanopartikeleinlagerung der Verschleißschicht gebildet. Alternativ oder zusätzlich ist der Verschleißindikator zumindest teilweise durch einen visuellen Code, vorzugsweise einen Farbcode, einen Strichcode (z. B. Barcode) oder einen Flächencode (z. B. QR-Code) gebildet. Vorteilhaft können diese Merkmale auf einfache Weise visuell erfasst und kategorisiert werden, ohne Nachmessungen anzustellen. Es ist möglich, dass durch eine inhomogene Struktur des Verschleißteils Material und Gewicht gespart werden kann. Es ist auch möglich, dass gezielt mechanische Eigenschaften (Steifigkeit, Härte, Festigkeit, Biege- /Dehnsteifigkeit, Elastizität, usw.) variiert werden können. Dies kann den Vorteil haben, dass die Funktionsfähigkeit des Verschleißteils gezielt gesteuert werden kann, wenn z. B. nach Abnutzung einer harten Verschleißindikatorlage (z. B. mit grüner oder gelber Färbung) die darunterliegende weichere Verschleißindikatorlage (z. B. roter Färbung) beansprucht wird und so bspw. eine Kollision in der Maschine vermieden werden kann. Ebenso können die Merkmale dazu beitragen, eine Fälschung oder unautorisierten Nachbau der Verschleißteile zu verhindern, da sie mit spezifischen herstellerseitigen Merkmalen kombiniert sein können, z. B. spezieller Herstellercode, spezielle Herstellerfarbe, spezielle Herstellerstruktur usw.

In einer Ausführungsform weist die Verschleißschicht einen weiteren Verschleißindikator auf, der sich von dem Verschleißindikator unterscheidet, näher zu dem Bauteilinneren als der Verschleißindikator angeordnet, additiv hergestellt, vorzugsweise 3D-gedruckt, und dazu ausgebildet ist, auf einen weiteren Verschleißzustand des Verschleißteils (z. B. visuell, elektrisch und/oder haptisch) hinzuweisen (bzw. einen weiteren Verschleißzustand des Verschleißteils anzugeben), vorzugsweise wenn der weitere Verschleißindikator verschleißbedingt freigelegt und/oder abgetragen wird. Optional kann die Verschleißschicht einen weiteren anderen Verschleißindikator aufweisen, der sich von dem Verschleißindikator und dem weiteren Verschleißindikator unterscheidet, näher zu dem Bauteilinneren als der weitere Verschleißindikator angeordnet, additiv hergestellt, vorzugsweise 3D-gedruckt, und dazu ausgebildet ist, auf einen weiteren anderen Verschleißzustand des Verschleißteils (z. B. visuell, elektrisch und/oder haptisch) hinzuweisen (bzw. einen weiteren anderen Verschleißzustand des Verschleißteils anzugeben), vorzugsweise wenn der weitere andere Verschleißindikator verschleißbedingt freigelegt und/oder abgetragen wird. Vorteilhaft kann so ermöglicht werden, dass nacheinander auf mehrere unterschiedliche Verschleißzustände hingewiesen werden kann, z. B ein geringer Verschleißzustand und ein fortgeschrittener Verschleißzustand.

In einer weiteren Ausführungsform ist der weitere Verschleißindikator und optional der weitere andere Verschleißindikator zumindest teilweise gebildet durch einen elektrischen Leiter, vorzugsweise eine Leiterbahn oder eine Leitschicht, und/oder eine zumindest abschnittsweise oder lageweise Färbung, Strukturierung, Texturierung, Härteänderung (z. B. Verhärtung oder Härteverringerung), Materialänderung und/oder Nanopartikeleinlagerung der Verschleißschicht, und/oder einen visuellen Code, vorzugsweise einen Farbcode, einen Strichcode (z. B. Barcode) oder einen Flächencode (z. B. QR-Code).

In einer Ausführungsvariante ist der Verschleißindikator und der weitere Verschleißindikator und optional der weitere andere Verschleißindikator jeweils durch eine lageweise Einfärbung der Verschleißschicht gebildet, vorzugsweise nach einem Ampelsystem (z. B. grün-gelb-rot oder gelb-rot oder grün-rot) und/oder mit einem Farbgradienten. Vorteilhaft kann so mit einem individuell gestaltbaren Farbspektrum einer von mehreren Verschleißzuständen visuell besonders einfach erkannt und ohne Nachmessen kategorisiert werden.

In einer weiteren Ausführungsvariante ist das Verschleißteil eine Behälterklammer zum Halten eines Behälters, eine Behälterführung zum Führen von Behältern, eine Verschlussrinne zum Führen von Behälterverschlüssen, ein Sperrstern zum Unterbrechen eines Behälterstroms, eine Buchse, ein Zahnrad, eine Rolle oder eine Führung.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung eines Verschleißzustands. Die Vorrichtung weist ein Verschleißteil wie hierin offenbart und eine Überwa- chungseinrichtung auf. Die Überwachungseinrichtung ist dazu ausgebildet, das Verschleißteil in Bezug auf den Verschleißindikator zu überwachen (z. B. während eines Betriebs und/oder einer Be- triebspause einer Maschine, in der das Verschleißteil umfasst ist) und vorzugsweise ein Hinweissignal auszugeben, wenn der Verschleißindikator auf den Verschleißzustand hinweist. Vorteilhaft kann die Vorrichtung somit eine automatische Überwachung des Verschleißes des Verschleißteils ermöglichen. Dies kann bspw. auch ermöglichen, dass Ersatzteile frühzeitig nachbestellt oder nachgedruckt werden können. Dadurch kann vorzugsweise eine „On-Demand"- oder im Idealfall sogar „Just-in-time"-Beschaffung möglich sein, die für minimale Anlagenstillstände sorgt.

In einem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung ferner einen optischen Sensor (z. B. Kamera, oder Spektroskop) auf, der zum Erfassen des Verschleißteils angeordnet ist. Die Überwachungsein- richtung ist dazu ausgebildet, den Verschleißindikator in einem Signal von dem optischen Sensor zu erkennen und vorzugsweise das Hinweissignal auszugeben, wenn der Verschleißindikator erkannt wird. Vorzugsweise kann somit insbesondere eine Überwachung auf einen oder auch mehrere visuelle Verschleißindikatoren erfolgen.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung ferner einen elektrischen Stromkreis auf, der in einem unverschlissenen Zustand des Verschleißteils an den Verschleißindikator angeschlossen ist. Die Überwachungseinrichtung ist dazu ausgebildet, mindestens eine elektrische Kenngröße (z. B. Widerstand, Strom, Spannung) des elektrischen Stromkreises zu überwachen. Vorzugsweise kann somit insbesondere eine Überwachung auf einen oder auch mehrere elektrische Verschleißindikatoren erfolgen.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Überwachungseinrichtung ferner dazu ausgebildet, bei einem Unterbrechen des elektrischen Stromkreises (z. B. durch Abtragen des Verschleißindikators) und/oder bei einer, vorzugsweise permanenten, Veränderung der mindestens einen elektrischen Kenngröße (z. B. durch Abtragen des Verschleißindikators) das Hinweissignal auszugeben. Bevorzugt kann auf diese Weise bspw. automatisch erkannt werden, wenn das Verschleißteil soweit verschliessen wurde, dass es ausgetauscht werden muss.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Überwachungseinrichtung ferner dazu ausgebildet, bei einer, vorzugsweise temporären, Veränderung der mindestens einen elektrischen Kenngröße einen Belastungszustand des Verschleißteils in Abhängigkeit von einem Betrag der Veränderung zu ermitteln und ein Signal, das den ermittelten Belastungszustand angibt, und/oder ein Signal, wenn der ermittelte Belastungszustand größer als ein vorgegebener maximaler Belastungszustand ist, auszugeben. Bevorzugt können auf diese Weise Erkenntnisse über den Betrieb der Maschine und die Belastungen des Verschleißteils gewonnen werden, wodurch sich sowohl die Maschine als auch das Verschleißteil verbessern lassen. Es ist auch möglich, dass übermäßige Belastungen des Verschleißteils automatisch erkannt werden, die einen Austausch des Verschleißteils und/oder eine Anpassung der Konfiguration oder des Betriebs der Maschine, in der das Verschleißteil umfasst ist, erforderlich machen.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Überwachungseinrichtung ferner dazu ausgebildet, eine Anzahl von Lastzyklen in Abhängigkeit von einer Anzahl von, vorzugsweise temporären, Veränderungen der mindestens einen elektrischen Kenngröße zu ermitteln (z. B. zählen) und ein Signal, das die Anzahl der Lastzyklen angibt, und/oder ein Signal, wenn die ermittelte Anzahl der Lastzyklen größer als eine vorgegebene maximale Lastzyklenanzahl ist, auszugeben. Bevorzugt können auf diese Weise ebenfalls Erkenntnisse über den Betrieb der Maschine und die Belastungen des Verschleißteils gewonnen werden, wodurch sich sowohl die Maschine als auch das Verschleißteil verbessern lassen. Es ist auch möglich, dass eine übermäßig große Anzahl an Lastzyklen automatisch erkannt wird, die einen Austausch des Verschleißteils erforderlich machen können.

Es ist auch möglich, dass das Verschleißteil als ein Baustein im sogenannten Predictive Maintenance verwendet wird. Im Zuge der Digitalisierung (Fabrik der Zukunft) und der dafür notwendigen intelligenten wie z.B. selbstlernenden Eigenschaften kann es notwendig sein, Bauteile zu digitalisieren, also „intelligent" zu machen. Das bedeutet, dass sie mit einer Identität (IP) versehen werden und selbständig Informationen liefern können. Dies kann z.B. über RFID o.ä. erfolgen. In Kombination eines solchen Chips mit den eingebrachten leitfähigen Bereichen kann ein über die dazugehörige IP eindeutig erkennbares Verschleißteil kontinuierlich oder in Abständen ein elektrisches Signal über seinen Zustand liefern. Ändert sich durch Verschleiß der Widerstand im Verschleißteil, kann diese Information an die Maschinensteuerung, insbesondere die zentrale Maschinensteuerung und/oder die Liniensteuerung (z. B. über eine Cloudlösung) übermittelt und mit unterschiedlichen Programmen abgeglichen werden.

In einer Ausführungsform ist die Überwachungseinrichtung dazu ausgebildet, das Verschleißteil in Bezug auf den weiteren Verschleißindikator zu überwachen und vorzugsweise ein weiteres Hinweissignal, das sich von dem Hinweissignal unterscheidet, auszugeben, wenn der weitere Verschleißindikator auf den weiteren Verschleißzustand hinweist. Optional kann die Überwachungseinrichtung ferner dazu ausgebildet sein, das Verschleißteil in Bezug auf den weiteren anderen Verschleißindikator zu überwachen und vorzugsweise ein weiteres anderes Hinweissignal, das sich von dem Hinweissignal und dem weiteren Hinweissignal unterscheidet, auszugeben, wenn der weitere andere Verschleißindikator auf den weiteren anderen Verschleißzustand hinweist. Bevorzugt kann das Verschleißteil somit automatisch auf mehrere Verschleißzustände hin überwacht werden, wodurch ein fortschreitender Verschleiß des Verschleißteils erkennbar ist.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Überwachungseinrichtung dazu ausgebildet, das Hinweissignal (und ggf. jedes andere hierin offenbarte Signal der Überwachungseinrichtung) visuell und/oder akustisch und/oder haptisch und/oder an eine Steuereinheit und/oder an eine lokale Benutzerschnittstelle und/oder an eine Remote-Benutzerschnittstelle auszugeben. Vorteilhaft kann so ermöglicht werden, dass Benutzer über den Verschleißzustand informiert werden und/oder eine Steuereinheit der Maschine, in der das Verschleißteil umfasst ist, an den Verschleißzustand des Verschleißteils angepasst wird. Der Benutzer kann lokal und/oder remote über den Verschleißzustand informiert werden, wodurch bspw. auch eine herstellerseitige Remote-Überwachung der Maschine bzw. des Verschleißteils ermöglicht wird.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Überwachungseinrichtung Teil einer lokalen (z. B. Maschinen- oder Anlagen-) Steuereinheit und/oder eines serverbasierten, vorzugsweise webserverbasierten, Remote-Maschinenüberwachungssystems. Die Integration in die Steuereinheit kann ein reaktionsschnelles und einfaches Anpassen des Betriebs der Maschine in Abhängigkeit von dem Verschleiß des Verschleißteils ermöglichen. Das Remote-Maschinenüberwachungssystems kann eine herstellerseitige Remote-Überwachung der Maschine bzw. des Verschleißteils ermöglichen. Dies kann variable herstellerseitige Serviceleistungen ermöglichen, da der Istzustand der Komponen- ten/Bauteile der Anlage die realen Einsatzbedingungen abbildet. Bspw. kann im Remote-Maschi- nenüberwachungssystems eine Anfrage beim Servicemitarbeiter erscheinen, der über weitere Schritte, z. B. Austausch oder manuelle Überprüfung durch den Techniker vor Ort entscheidet. Auch letzterer kann die Information optional (z. B. über eine App, wenn der Hersteller vorher die Freischaltung erteilt hat) erhalten. Alternativ oder zusätzlich ist sogar eine automatisierte Bedarfsauslösung und Terminierung für den Austausch denkbar, ohne dass ein Mensch eingreifen muss.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung ferner eine Maschine (z. B. einen Förderer oder eine Behälterbehandlungsmaschine in einer Behälterbehandlungsanlage) auf, wobei die Maschine das Verschleißteil aufweist.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Überwachungseinrichtung dazu ausgebildet, einen Betrieb der Maschine anzupassen, wenn der Verschleißindikator auf den Verschleißzustand hinweist. Bspw. kann bei starken Verschleiß des Verschleißteils die Maschine gestoppt oder eine Leistung bzw. ein Durchsatz der Maschine verringert werden. In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Herstellen eines Verschleißteils, vorzugsweise wie hierin offenbart, z. B. mittels eines 3D-Druckers, Fused Layer Mo- delling/Manufacturing (FLM), Fused Filament Fabrication (FFF), Fused Deposition Modeling (FDM), SLS-Multimaterial-Druck, Polyjet oder Stereolithographie. Das Verfahren weist ein additives Herstellen, vorzugsweise 3D-Drucken, einer Verschleißschicht des Verschleißteils auf, die einen Verschleißindikator aufweist, der additiv hergestellt, vorzugweise 3D-gedruckt, und dazu ausgebildet ist, auf einen Verschleißzustand des Verschleißteils (z. B. visuell, elektrisch und/oder haptisch) hinzuweisen (bzw. einen Verschleißzustand des Verschleißteils anzugeben), vorzugsweise wenn der Verschleißindikator verschleißbedingt freigelegt und/oder abgetragen wird.

Vorzugsweise kann das Verfahren ferner ein 3D-Drucken eines Bauteilinneren des Verschleißteils aufweisen.

Es ist möglich, dass das Verschleißteil, die Verschleißschicht, der (die) Verschleißindikator(en) und/oder das Bauteilinnere im Wesentlichen aus einem Polymerwerkstoff additiv hergestellt, vorzugsweise 3D-gedruckt, ist, vorzugsweise unter Zugabe einer Tinte oder eines technischen Zusatzstoffes zur Färbung und/oder zu Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit (wenn gewünscht).

Vorzugsweise kann sich der Begriff „Steuereinheit" auf eine Elektronik (z. B. mit Mikroprozessor(en) und Datenspeicher) und/oder eine mechanische, pneumatische und/oder hydraulische Steuerung beziehen, die je nach Ausbildung Steuerungsaufgaben und/oder Regelungsaufgaben und/oder Verarbeitungsaufgaben übernehmen kann. Auch wenn hierin der Begriff „Steuern" verwendet wird, kann damit gleichsam zweckmäßig auch „Regeln" bzw. „Steuern mit Rückkopplung" und/oder „Verarbeiten" umfasst bzw. gemeint sein.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Computerprogrammprodukt aufweisend (z. B. mindestens ein computerlesbares Speichermedium mit darauf gespeicherten) Anweisungen, die eine additive Fertigungsvorrichtung (z. B. 3D-Drucker) veranlassen, ein Verfahren wie hierin offenbart durchzuführen oder ein Verschleißteil wie hierin offenbart in einer Vielzahl von Schichten in einem additiven Fertigungsverfahren herzustellen.

Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. der Figuren

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Schnittansicht durch ein unverschlissenes Verschleißteil gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;

Figur 2 eine schematische Schnittansicht durch ein unverschlissenes Verschleißteil gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;

Figur 3 eine schematische Schnittansicht durch ein unverschlissenes Verschleißteil gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;

Figur 4 eine schematische Schnittansicht durch ein unverschlissenes Verschleißteil gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;

Figur 5A eine schematische Schnittansicht durch ein unverschlissenes Verschleißteil gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;

Figur 5B eine schematische Schnittansicht durch das beispielhafte Verschleißteil von Figur 5A in einem verschlissenen Zustand;

Figur 5C eine schematische Schnittansicht durch das beispielhafte unverschlissene Verschleißteil von Figur 5A bei einer Biegebeanspruchung; und

Figur 6 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Verschleißüberwachung.

Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, so dass ähnliche oder identische Teile mit gleichen Bezugsnummern (und ggf. unterschiedlichen nachgestellten Buchstaben) versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.

Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen

Die Figuren 1 bis 5C zeigen rein schematisch ein Verschleißteil 10A-10E in unterschiedlichen beispielhaften Ausführungen. Bevorzugt ist das Verschleißteil 10A-10E in einer Behälterbehandlungsanlage zum Herstellen, Reinigen, Prüfen, Abfüllen, Verschließen, Etikettieren, Bedrucken und/oder Verpacken von Behältern für flüssige Medien, vorzugsweise Getränke oder flüssige Nahrungsmittel, umfasst. In der Behälterbehandlungsanlage kann das Verschleißteil 10A-10E beispielsweise durch ständige Kontakte mit z. B. Behältern oder Behälterverschlüssen verschleißen. Vorzugsweise kann das Verschleißteil 10A-10E eine Behälterklammer (z. B. Neckhandlingklammer) zum Halten eines Behälters (z. B. am Behälterhals oder am Behältermantel), eine Behälterführung zum Führen von Behältern, eine Verschlussrinne zum Führen von Behälterverschlüssen, ein Sperrstern zum Unterbrechen eines Behälterstroms, jegliche Buchse, jegliches Zahnrad, jegliche Rolle oder allgemein jegliche Führung sein.

Die hierin offenbarten Techniken bezüglich des Verschleißteils 10A-10E sind jedoch nicht nur in einer Behälterbehandlungsanlage einsetzbar. Allgemein kann das Verschleißteil 10A-10E in jeglichem Umfeld einsetzbar sein, in dem Verschleißteile verwendet werden, z. B. in jeglicher Maschine, jeglicher Anlage, jeglichem Fahrzeug usw.

Das Verschleißteil 10A-10E weist eine Verschleißschicht 12A-12E und ein Bauteilinneres 14 auf. Die Verschleißschicht 12A-12E deckt das Bauteilinnere 14 teilweise oder vollständig ab. Vorzugsweise deckt die Verschleißschicht 12A-12E zumindest eine Seite des Bauteilinneren 14 ab. Während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs des Verschleißteils 10A-10E verschleißt die Verschleißschicht 12A-12E fortschreitend in einer Richtung zu dem Bauteilinneren 14. Der Verschleiß ist ein fortschreitender Materialverlust aus einer Oberfläche der Verschleißschicht 12A-12E, der typischerweise durch mechanische Ursachen hervorgerufen wird, z. B. durch Kontakt und Relativbewegung zu einem festen, flüssigen oder gasförmigen Gegenkörper. In anderen Worten kommt es beim Verschleiß zu einem fortschreitenden Masseverlust (Oberflächenabtrag) der Verschleißschicht 12A- 12E, z. B. durch schleifende, rollende, schlagende, kratzende, chemische und thermische Beanspruchung.

Das Verschleißteil 10A ist ein 3D-Druck-Teil, bei dem zumindest die Verschleißschicht 12A-12E mittels 3D-Druck hergestellt ist. Bevorzugt ist auch das Bauteilinnere 14 mittels additiver Fertigung, vorzugsweise mittels 3D-Druck, hergestellt. Die Verschleißschicht 12A-12E (und ggf. das Bauteilinnere 14) ist Lage für Lage additiv hergestellt, vorzugsweise 3D-gedruckt. Als 3D-Drucktechnik kann bspw. Fused Layer Modelling/Manufacturing (FLM oder auch Fused Filament Fabrication (FFF)) bzw. Fused Deposition Modeling (FDM; Deutsch etwa: Schmelzschichtung)), SLS-Multimaterial- Druck, Polyjet oder Stereolithographie verwendet werden. Vorzugsweise werden beim 3D-Drucken Kunststoffmaterialien (z. B. Polymere, wie Polyamid bzw. thermoplastische Kunststoffe) gedruckt. Es ist möglich, dass der 3D-Drucker beim Drucken sogenannte funktionelle Agenten (sogenannte technische Zusätze) hinzufügen kann, z. B. in Form von Tinten usw. Eine Besonderheit der vorliegenden Offenbarung liegt darin, dass die Verschleißschicht 12A-12E mindestens einen Verschleißindikator 18A-32B aufweist. Die Verschleißindikatoren 18A-32B können im unverschlissenen Zustand des Verschleißteils 12A-12E von einer Decklage 16 der Verschleißschicht 12A-12E abgedeckt sein. Im unverschlissenen Zustand des Verschleißteils 10A können die Verschleißindikatoren 18A-32B daher von außen nicht sichtbar sein. Alternativ kann es jedoch auch möglich sein, dass keine Decklage 16 vorhanden ist. Insbesondere kann dann bspw. der Verschleißindikator 18A-18E im unverschlissenen Zustand des Verschleißteils 10A-10E eine Bauteiloberfläche des Verschleißteils 10A-10E bilden oder in einer Bauteiloberfläche des Verschleißteils 10A-10E umfasst sein.

Beim fortschreitenden Verschleiß der Verschleißschicht 12A-12E werden die Verschleißindikatoren 18A-32B freigelegt und abgetragen. Sofern keine Decklage 16 vorhanden ist, liegen die Verschleißindikatoren 18A-18E im unverschlissenen Zustand des Verschleißteils 10A-10E bereits anfänglich frei. Sofern mehrere Verschleißindikatoren 18A-32B in der Verschleißschicht 12A-12E umfasst sind, werden die Verschleißindikatoren 18A-32B bevorzugt nach und nach freigelegt und abgetragen. Die Verschleißschicht 12A-12E kann teilweise oder vollständig durch die Verschleißindikatoren 18A-32B gebildet sein.

Je nach Ausführung der Verschleißindikatoren 18A-32B können diese beim verschleißbedingten Freilegen und/oder Abtragen auf einen jeweils zugeordneten Verschleißzustand des Verschleißteils 10A-10E hinweisen, vorzugsweise visuell, elektrisch und/oder haptisch. Sofern mehrere Verschleißindikatoren 18A-32B umfasst sind, werden diese beim Verschleißen der Verschleißschicht 12A-12E vorzugsweise nacheinander freigelegt und abgetragen, sodass sie nacheinander auf zunehmende bzw. vergrößerte Verschleißzustände des Verschleißteils 10A-10E hinweisen können. Der im unverschlissenen Zustand des Verschleißteils 10A-10E am nähesten/dichtesten zu der Bauteiloberfläche der Verschleißschicht 12A-12E angeordnete Verschleißindikator von den Verschleißindikatoren 18A-32B kann auf einen (ersten) Verschleißzustand hinweisen. Der im unverschlissenen Zustand des Verschleißteils 10A-10E am zweitdichtesten zu der Bauteiloberfläche der Verschleißschicht 12A-12E angeordnete Verschleißindikator von den Verschleißindikatoren 18A- 32B weist auf einen weiteren bzw. zweiten Verschleißzustand hin. Der zweite Verschleißzustand kennzeichnet einen Verschleiß der Verschleißschicht 12A-12E und des Verschleißteils 10A-10E, der weiter fortgeschritten ist als der erste Verschleißzustand. Der im unverschlissenen Zustand des Verschleißteils 10A-10E am drittdichtesten zu der Bauteiloberfläche der Verschleißschicht 12A-12E angeordnete Verschleißindikator von den Verschleißindikatoren 18A-32B weist auf einen weiteren anderen bzw. dritten Verschleißzustand hin, usw. Die Überwachung des Verschleißteils 10A-10B in Bezug auf die Verschleißindikatoren 18A-32B kann bspw. manuell durch einen Benutzer/Techniker erfolgen. Der Benutzer kann das Verschleißteil 10A- 10E bspw. in zufälligen oder vorgegebenen Abständen prüfen, z. B. visuell und/oder haptisch. Es ist allerdings auch möglich, dass die Überwachung der Verschleißindikatoren 18A-32B systemunterstützt und ggf. vollautomatisch funktioniert, wie hierin später unter Bezugnahme auf die Figur 6 beispielhaft beschrieben ist.

Die Verschleißindikatoren 18A-32B können auf unterschiedliche Art und Weise auf den jeweils zugeordneten Verschleißzustand hinweisen. Der Hinweis kann vorzugsweise visuell, haptisch und/oder elektrisch sein. Die Verschleißindikatoren 18A-32B können vorzugsweise zumindest teilweise durch einen elektrischen Leiter, eine zumindest abschnittsweise oder lageweise (Ein-)Färbung, Strukturierung, Texturierung, Härteänderung, Materialänderung und/oder Nanopartikeleinlagerung (in) der Verschleißschicht 12A-12E und/oder einen visuellen Code gebildet sein. Die vorgenannten Beispiele können in einem einzigen Verschleißindikator 18A-32B einzeln oder in jeglicher Kombination verwirklicht sein. Bspw. kann mindestens einer der Verschleißindikatoren 18A-32B sowohl gefärbt als auch strukturiert und/oder texturiert sein. Die Verschleißindikatoren 18A-32B unterscheiden sich jeweils von der Decklage 16 (sofern vorhanden) und dem Bauteilinneren 14, um diese voneinander abzugrenzen.

Beispielsweise kann mindestens einer der Verschleißindikatoren 18A-32B zumindest teilweise durch einen elektrischen Leiter gebildet sein. Der elektrische Leiter kann vorzugsweise als eine Leiterbahn oder eine Leiterschicht ausgeführt sein. Der elektrische Leiter kann beispielsweise als elektrisch leitfähiger Zusatz (z. B. sogenannter „Agent") beim 3D-Drucken zu einem Nichtleiter-Basismaterial (z. B. ein Polymer) hinzugefügt werden, um den elektrischen Leiter zu bilden. Es ist auch möglich, dass der 3D-Drucker direkt ein elektrisch leitfähiges Material drucken kann, das in die übrige Verschleißschicht 12A-12E aus einem Polymerwerkstoff integriert bzw. eingebettet wird. Der Polymerwerkstoff kann bspw. aus einem Druckkopf bzw. einer Extrusionsdüse des 3D-Druckers abgegeben werden. Das elektrisch leitfähige Material oder der elektrisch leitfähige Zusatz kann bspw. aus einem weiteren Druckkopf bzw. einer weiteren Extrusionsdüse des 3D-Druckers abgegeben werden. Bevorzugt ist die Verschleißschicht 12A-12E abgesehen von dem elektrischen Leiter bzw. den elektrischen Leitern ein elektrischer Nichtleiter (z. B. mit einer elektrischen Leitfähigkeit von weniger als 10E-8 S-cm-1). Bevorzugt ist das Bauteilinnere 14 ein elektrischer Nichtleiter (z. B. mit einer elektrischen Leitfähigkeit von weniger als 10E-8 S-cm-1). Der elektrische Leiter kann auf den zugeordneten Verschleißzustand bevorzugt elektrisch hinweisen. Es ist aber auch möglich, dass der elektrische Leiter auf den zugeordneten Verschleißzustand visuell hinweist, da er sich von seiner Umgebung visuell absetzen kann, und/oder haptisch hinweist, da er sich von seiner Umgebung fühlbar bzw. tastbar absetzen kann.

Beispielsweise kann mindestens einer der Verschleißindikatoren 18A-32B zumindest teilweise durch eine zumindest abschnittsweise oder lageweise (Ein-)Färbung der Verschleißschicht 12A-12E gebildet sein. Die Farbe bzw. Färbung der Verschleißschicht 12A-12E kann auf unterschiedliche Weise beim 3D-Drucken der Verschleißschicht 12A-12E vorgesehen werden. Bspw. können unterschiedlich farbige Materialien, vorzugsweise Kunststoffmaterialien, von dem 3D-Drucker gedruckt werden, z. B. aus verschiedenen Druckköpfen oder Extrusionsdüsen des 3D-Druckers. Es ist bspw. auch möglich, dass ein Basismaterial, vorzugsweise Polymerbasismaterial, beim Drucken mit unterschiedlichen Farbstoffen (z. B. in Form von Tinten, Pulvern oder Partikeln) wie gewünscht eingefärbt werden kann, um die Färbung vorzusehen. Bevorzugt ist die Verschleißschicht 12A-12E abgesehen von der Färbung bzw. den Färbungen ungefärbt oder anders gefärbt. Bevorzugt ist das Bauteilinnere 14 ebenfalls ungefärbt oder anders gefärbt. Sofern die Verschleißschicht 12A-12E in mehreren Lagen oder Abschnitten für mehrere Verschleißindikatoren gefärbt ist, sind die Farben der mehreren gefärbten Lagen oder Abschnitten bevorzugt unterschiedlich. Beispielsweise kann von einer Bauteiloberfläche zum Bauteilinneren 14 durch die farbigen Lagen oder Abschnitte ein Ampelsystem (z. B. gelb zu rot oder grün zu rot oder grün zu gelb zu rot) oder ein Farbgradient geschaffen werden. Die Färbung kann auf den zugeordneten Verschleißzustand bevorzugt visuell hinweisen.

Beispielsweise kann mindestens einer der Verschleißindikatoren 18A-32B zumindest teilweise durch eine zumindest abschnittsweise oder lageweise Strukturierung und/oder Texturierung der Verschleißschicht 12A-12E gebildet sein. Die Strukturierung und/oder Texturierung kann direkt als zwei- oder dreidimensionale Geometrie (z. B. Gitterstruktur) beim 3D-Drucken geschaffen werden. Bevorzugt ist die Verschleißschicht 12A-12E abgesehen von der Strukturierung und/oder Texturierung anders strukturiert und/oder texturiert. Bevorzugt ist das Bauteilinnere 14 ebenfalls anders strukturiert und/oder texturiert. Sofern die Verschleißschicht 12A-12E in mehreren Lagen oder Abschnitten für mehrere Verschleißindikatoren strukturiert und/oder texturiert ist, sind die Strukturierung und/oder Texturierung der mehreren strukturierten und/oder texturierten Lagen oder Abschnitten bevorzugt unterschiedlich. Die Strukturierung und/oder Texturierung kann auf den zugeordneten Verschleißzustand visuell und/oder haptisch hinweisen.

Beispielsweise kann mindestens einer der Verschleißindikatoren 18A-32B zumindest teilweise durch eine zumindest abschnittsweise oder lageweise Härteänderung der Verschleißschicht 12A- 12E gebildet sein. Beispielsweise kann eine Härtung oder Härteverringerung (Aufweichung) der Ver- schleißschicht 12A durch ein 3D-Drucken von unterschiedlichen harten Materialien bewirkt werden. Bspw. kann der 3D-Drucker beim Drucken der Verschleißschicht 12A-12E wahlweise ein erstes Material (z. B. ein Polymer) oder ein zweites Material (z. B. ein anderes Polymer), die unterschiedlich hart sind, drucken, sodass Bereiche oder Lagen der Verschleißschicht 12A-12E mit unterschiedlicher Härte geschaffen werden können. Die unterschiedlich harten (weichen) Materialien können bspw. aus verschiedenen Druckköpfen oder Extrusionsdüsen des 3D-Druckers abgegeben werden. Es ist bspw. auch möglich, dass ein Basismaterial, vorzugsweise Polymerbasismaterial, beim Drucken selektiv mit einem härtenden oder aufweichenden Zusatz gemischt werden kann. Bevorzugt weist die Verschleißschicht 12A-12E abgesehen von dem härteveränderten Bereich oder der härteveränderten Lage eine andere, vorzugweise homogenen, Härte auf. Bevorzugt weist das Bauteilinnere 14 eine andere Härte als der härteveränderte Bereich oder die härteveränderte Lage auf. Sofern die Verschleißschicht 12A-12E mehrere härteveränderte Lagen oder Abschnitte aufweist, sind diese vorzugsweise unterschiedlich gehärtet. Beispielsweise kann von einer Bauteiloberfläche zum Bauteilinneren 14 durch die gehärteten Lagen oder Abschnitte ein Härtegradient von hart zu weich oder von weich zu hart geschaffen werden. Die Härteveränderung kann auf den zugeordneten Verschleißzustand haptisch hinweisen.

Beispielsweise kann mindestens einer der Verschleißindikatoren 18A-32B zumindest teilweise durch eine zumindest abschnittsweise oder lageweise Materialänderung der Verschleißschicht 12A-12E gebildet sein. Beispielsweise kann eine Materialänderung der Verschleißschicht 12A durch ein 3D-Drucken von unterschiedlichen Materialien bewirkt werden. Bspw. kann der 3D-Drucker beim Drucken der Verschleißschicht 12A-12E wahlweise ein erstes Material (z. B. ein Polymer) oder ein zweites Material (z. B. ein anderes Polymer) drucken, sodass Bereiche oder Lagen der Verschleißschicht 12A-12E mit unterschiedlichen Materialien geschaffen werden können. Die unterschiedlichen Materialien können bspw. aus verschiedenen Druckköpfen oder Extrusionsdüsen des 3D-Druckers abgegeben werden. Es ist bspw. auch möglich, dass ein Basismaterial, vorzugsweise Polymerbasismaterial, beim Drucken selektiv mit einem Materialzusatz gemischt werden kann, um eine Materialänderung zu bewirken. Bevorzugt weist die Verschleißschicht 12A-12E abgesehen von dem materialveränderten Bereich oder der materialveränderten Lage ein anderes Material auf. Bevorzugt weist das Bauteilinnere 14 ein anderes Material als die materialveränderten Bereiche oder Lagen auf. Sofern die Verschleißschicht 12A-12E mehrere materialveränderte Lagen oder Abschnitte aufweist, weisen diese vorzugsweise unterschiedliche Materialien auf. Die Materialänderung kann auf den zugeordneten Verschleißzustand bspw. visuell, haptisch und/oder elektrisch hinweisen. Beispielsweise kann mindestens einer der Verschleißindikatoren 18A-32B zumindest teilweise durch eine zumindest abschnittsweise oder lageweise Nanopartikeleinlagerung der Verschleißschicht 12A-12E gebildet sein. Bspw. kann der 3D-Drucker beim Drucken der Verschleißschicht 12A- 12E wahlweise Nanopartikel in Form eines hinzufügbaren Zusatzes hinzufügen oder nicht. Die Nanopartikeleinlagerungen können die Materialeigenschaften verändern. Bevorzugt weist die Verschleißschicht 12A-12E abgesehen von den genannten Bereichen oder Lagen des Verschleißindikators keine Nanopartikeleinlagerungen auf. Bevorzugt weist das Bauteilinnere 14 keine Nanopartikeleinlagerungen auf. Die Nanopartikeleinlagerungen können auf den zugeordneten Verschleißzustand bspw. visuell, haptisch und/oder elektrisch hinweisen.

Beispielsweise kann mindestens einer der Verschleißindikatoren 18A-32B zumindest teilweise durch einen visuellen Code gebildet sein. Der visuelle Code kann direkt als zwei- oder dreidimensionale Geometrie beim 3D-Drucken geschaffen werden. Beispielsweise kann der visuelle Code einen Farbcode, einen Strichcode (z. B. Barcode) oder einen Flächencode (z. B. QR-Code) aufweisen. Bevorzugt weist die Verschleißschicht 12A-12E abgesehen von dem visuellen Code keinen weiteren visuellen Code auf. Bevorzugt weist das Bauteilinnere 14 keinen visuellen Code auf. Der visuelle Code kann auf den zugeordneten Verschleißzustand visuell und/oder haptisch hinweisen.

Eine Höhe der Verschleißindikatoren 18A-32B in einer Richtung senkrecht zur darüber liegenden Bauteiloberfläche der Verschleißschicht 12A-12E kann je nach Anwendungsfall gewählt werden. Die Höhe der Verschleißindikatoren 18A-32B kann für jedes Verschleißteil 10A-10E individuell getroffen werden, da es Bauteile gibt, für die mehr Verschleiß zugelassen ist und andere, die kaum Verschleiß erlauben. Bspw. können die Verschleißindikatoren 18A-32B eine sehr geringe Höhe aufweisen, z. B. im zweistelligen pm-Bereich (z. B. ab 80 pm und/oder mit 10E-8 S-cm-1) oder im dreistelligen pm- Bereich.

Nachfolgend sind die Ausführungsbeispiele der Figuren 1 bis 5C nacheinander beschrieben. Die Anzahl der jeweiligen Verschleißindikatoren 18A-32B kann variiert werden, je nach Anforderung. Die Ausbildung der jeweiligen Verschleißindikatoren 18A-32B kann ebenfalls variiert werden, je nach Anforderung.

Die Figur 1 zeigt das Verschleißteil 10A mit der Verschleißschicht 12A, die aus der optionalen Decklage 16 und den Verschleißindikatoren 18A, 20A und 22A gebildet ist. Die Verschleißindikatoren 18A, 20A, 22A sind jeweils Lagen oder Abschnitte von Lagen der Verschleißschicht 12A. In einer Richtung von außen zu dem Bauteilinneren 14 folgt der Verschleißindikator 18A auf die Decklage 16. Der Verschleißindikator 20A folgt auf den Verschleißindikator 18A. Der Verschleißindikator 22A folgt auf den Verschleißindikator 20A. Das Bauteilinnere 14 folgt auf den Verschleißindikator 22A. Bei fortschreitendem Verschleiß wird zunächst der Verschleißindikatoren 18A freigelegt und abgetragen. Dann wird der Verschleißindikator 20A freigelegt und abgetragen. Schließlich wird der Verschleißindikator 22A freigelegt und abgetragen.

Die Verschleißindikatoren 18A, 20A, 22A sind bevorzugt als unterschiedliche Einfärbungen der Verschleißschicht 12A ausgeführt. Die Verschleißindikatoren 18A, 20A, 22A können somit visuell auf den jeweiligen Verschleißzustand hinweisen. Bevorzugt können die Verschleißindikatoren 18A, 20A, 22A Farben eines Ampelsystems aufweisen. Beispielsweise kann der Verschleißindikator 18A grün sein. Damit kann der Verschleißindikator 18A bei dessen verschleißbedingten Freilegen darauf hinweisen, dass das Verschleißteil 10A kaum verschlissen ist bzw. einen geringen Abnutzungsgrad aufweist. Der Verschleißindikator 20A kann bspw. gelb sein. Damit kann der Verschleißindikator 20A bei dessen verschleißbedingten Freilegen darauf hinweisen, dass das Verschleißteil 10A bereits merklich verschlissen bzw. einen mittleren Abnutzungsgrad aufweist, aber noch funktionsfähig ist. Der Verschleißindikator 22A kann bspw. rot sein. Damit kann der Verschleißindikator 22A bei dessen verschleißbedingten Freilegen darauf hinweisen, dass das Verschleißteil 10A sehr verschlissen bzw. einen hohen Abnutzungsgrad aufweist und getauscht werden sollte. Sobald der Verschleißindikator 22A vollständig abgetragen ist, kann das Verschleißteil 10A nicht mehr zuverlässig funktionieren oder sogar Schäden in der Maschine verursachen. Die Decklage 16 und das Bauteilinnere 14 können vorzugsweise nicht oder mit einer anderen Farbe eingefärbt sein.

Die Figur 2 zeigt das Verschleißteil 10B mit der Verschleißschicht 12B, die aus der optionalen Decklage 16 und den Verschleißindikatoren 18B, 20B, 22B, 24B, 26B, 28B, 30B, 32B gebildet ist. Die Verschleißindikatoren 18B, 20B, 22B, 24B, 26B, 28B, 30B, 32B sind jeweils Lagen oder Abschnitte von Lagen der Verschleißschicht 12B. In einer Richtung von außen zu dem Bauteilinneren 14 folgt der Verschleißindikator 18B auf die Decklage 16. Der Verschleißindikator 20B folgt auf den Verschleißindikator 18B, usw. Bei fortschreitendem Verschleiß wird zunächst der Verschleißindikator 18B freigelegt und abgetragen, usw.

Die Verschleißindikatoren 18B, 20B, 22B, 24B, 26B, 28B, 30B, 32B sind bevorzugt als unterschiedliche Einfärbungen der Verschleißschicht 12B ausgeführt. Die Verschleißindikatoren 18B, 20B, 22B, 24B, 26B, 28B, 30B, 32B können somit visuell auf den jeweiligen Verschleißzustand hinweisen. Bevorzugt können die Verschleißindikatoren 18B, 20B, 22B, 24B, 26B, 28B, 30B, 32B ein Farbspektrum abbilden, z. B. von Blau für den Verschleißindikator 18B zu Rot für den Verschleißindikatoren 32B. Beispielsweise kann der Verschleißindikator 18B dunkelblau, der Verschleißindikator 20B hellblau, der Verschleißindikator 22B dunkelgrün, der Verschleißindikator 24B hellgrün, der Verschleißindikator 26B gelb, der Verschleißindikator 28B orange, der Verschleißindikator 30B hellrot und/oder der Verschleißindikator 32B dunkelrot sein. Die Decklage 16 und das Bauteilinnere 14 können vorzugsweise nicht oder mit einer anderen Farbe eingefärbt sein.

Die Figur 3 zeigt das Verschleißteil IOC mit der Verschleißschicht 12C, die aus der optionalen Decklage 16 und den Verschleißindikatoren 18C und 20C gebildet ist. Die Verschleißindikatoren 18C und 20C sind jeweils Lagen oder Abschnitte von Lagen der Verschleißschicht 12C. In einer Richtung von außen zu dem Bauteilinneren 14 folgt der Verschleißindikator 18C auf die Decklage 16. Der Verschleißindikator 20C folgt auf den Verschleißindikator 18C, usw. Bei fortschreitendem Verschleiß wird zunächst der Verschleißindikator 18C freigelegt und abgetragen, usw.

Die Verschleißindikatoren 18C, 20C sind bevorzugt als unterschiedliche Einfärbungen der Verschleißschicht 12B ausgeführt. Die Verschleißindikatoren 18C, 20C können somit visuell auf den jeweiligen Verschleißzustand hinweisen. Bevorzugt kann der Verschleißindikator 18C eine herstellerspezifische, z. B. markengeschützte, Farbe aufweisen, z. B. ein Dunkelblau. Der Verschleißindikator 18C kann somit bei dessen Freilegen auf einen Verschleißzustand hinweisen, der akzeptabel ist und keinen Austausch des Verschleißteils IOC erfordert. Bevorzugt kann der Verschleißindikator 20C hingegen eine Warnfarbe aufweisen, z. B. Gelb, Orange oder Rot. Der Verschleißindikator 20C kann somit bei dessen Freilegen auf einen Verschleißzustand hinweisen, bei dem ein Austausch des Verschleißteils IOC erforderlich ist. Die Decklage 16 und das Bauteilinnere 14 können vorzugsweise nicht oder mit einer anderen Farbe eingefärbt sein.

In den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 3 können die jeweiligen Verschleißindikatoren 18A- 20C zusätzlich oder alternativ zu den Einfärbungen bspw. durch einen elektrischen Leiter, eine Strukturierung, eine Texturierung, eine Materialänderung, eine Nanopartikeleinlagerung und/oder einen visuellen Code gebildet sein.

Die Figur 4 zeigt das Verschleißteil 10D mit der Verschleißschicht 12D, die aus der optionalen Decklage 16 und den Verschleißindikatoren 18D, 20D und 22D gebildet ist.

Die Verschleißindikatoren 18D, 20D, 22D sind jeweils visuelle Codes, die je Lage individuell eingefärbte, einzelne und voneinander beabstandete Bereich aufweisen. In einer Richtung von außen zu dem Bauteilinneren 14 folgt der Verschleißindikator 18D auf die Decklage 16. Der Verschleißindikator 20D folgt auf den Verschleißindikator 18D, usw. Bei fortschreitendem Verschleiß wird zunächst der Verschleißindikatoren 18D freigelegt und abgetragen, usw. Bspw. kann der Verschleißindikator 18D mehrere beabstandete grüne Bereiche in einer Lage aufweisen. Der Verschleißindikator 20D kann mehrere beabstandete gelbe Bereiche in einer Lage aufweisen. Der Verschleißindikator 22D kann mehrere beabstandete rote Bereiche in einer Lage aufweisen. Optional können die Verschleißindikatoren 18D, 20D, 22D jeweils alternative oder weitere Farben aufweisen. Die Decklage 16 und das Bauteilinnere 14 können vorzugsweise nicht oder mit einer anderen Farbe eingefärbt sein.

Im Ausführungsbeispiel der Figur 4 können die Verschleißindikatoren 18D-22D zusätzlich oder alternativ zu den visuellen Codes bspw. durch einen elektrischen Leiter, eine Strukturierung, eine Texturierung, eine Materialänderung und/oder eine Nanopartikeleinlagerung gebildet sein.

Figur 5A zeigt das Verschleißteil 10E mit der Verschleißschicht 12E, die aus der optionalen Decklage 16 und dem Verschleißindikator 18E gebildet ist. Der Verschleißindikator 18E ist als eine Lage oder ein bahnförmiger Abschnitt einer Lage der Verschleißschicht 12C ausgeführt. Der Verschleißindikator 18E kann bspw. mittels der erwähnten Zusätze in die Verschleißschicht 12E eingedruckt und mit der Decklage 16 überdruckt werden.

In einer Richtung von außen zu dem Bauteilinneren 14 folgt der Verschleißindikator 18E auf die Decklage 16. Das Bauteilinnere 14 folgt auf den Verschleißindikator 18E. Bei fortschreitendem Verschleiß wird der Verschleißindikatoren 18E freigelegt und abgetragen. Danach wird das Bauteilinnere 14 freigelegt und abgetragen.

Der Verschleißindikator 18E ist als ein elektrischer Leiter, z. B. eine Leiterschicht oder eine Leiterbahn, ausgeführt. Der Verschleißindikator 18E kann in einem Stromkreis integriert sein. Wenn der Verschleißindikator 18E, wie in Figur 5B dargestellt ist, (z. B. punktuell oder flächig) abgetragen wurde, wird der entsprechende Stromkreis verändert oder unterbrochen. Dies kann dann bspw. zur Generierung eines Warnsignals führen, das auf den Verschleiß des Verschleißteils 10E hinweist. Die Decklage 16 und das Bauteilinnere 14 können vorzugsweise elektrische Nichtleiter sein. In diesem Zusammenhang kann auch die sich ändernde Leitfähigkeit des Verschleißindikators 18E bei dessen fortschreitenden Abtragen überwacht werden, sodass damit auch eine Aussage über den fortschreitenden Verlauf des Verschleißes getroffen werden kann.

Es ist auch möglich, dass wie in Figur 5C übertrieben dargestellt ist, dass das Verschleißteil 10E im Betrieb unterschiedlichen Belastungen (z. B. Biegen, Verdrillen, Dehnen, Stauchen usw.) ausgesetzt ist. Diese Belastungen-oder Beanspruchungen können zu einer temporären oder permanenten Formänderung des Verschleißindikators 18E führen (z. B. Biegen, Verdrillen, Dehnen, Stauchen usw.), die zu einer Änderung der elektrischen Eigenschaften des Verschleißindikators 18E führen können. Bspw. kann sich bei der Verformung des Verschleißindikators 18E dessen elektrischer Widerstand verändern.

Diese Veränderung kann messtechnisch erfasst und ausgewertet werden, sodass auf einen Belastungszustand des Verschleißteils 10E geschlossen werden kann, z. B. vergleichbar mit einem Dehnmessstreifen). Bspw. kann so erkannt werden, wenn eine maximal zulässige Verformung des Verschleißteils 10E überschritten wurde, sodass eine Wartung der Maschine oder ein Austausch des Verschleißteils 10E erforderlich sein kann. Alternativ oder zusätzlich können Lastzyklen überwacht werden. Durch bspw. eine Widerstandsänderungen beim Verformen können auch die Lastzyklen bspw. mitgezählt werden. Dadurch kann eine Aussage über die Anzahl der Formänderungen und somit über die zu erwartende Lebensdauer gemacht werden.

Die Figur 6 zeigt eine Vorrichtung 34 zur Verschleißüberwachung des Verschleißteils 10 in einer Maschine 36. Das Verschleißteil 10 kann bspw. wie eines der unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 5C erläuterten Verschleißteile 10A-10E ausgeführt sein.

Die Vorrichtung 34 weist eine Überwachungseinrichtung 38 auf. Die Überwachungseinrichtung 38 ist dazu ausgebildet, das Verschleißteil 10 in Bezug auf dessen Verschleißindikator(en) zu überwachen. Vorzugsweise kann die Überwachungseinrichtung 38 ein Hinweissignal ausgeben, wenn ein Verschleißindikator auf den jeweiligen Verschleißzustand hinweist.

Je nach Ausführung des mindestens einen zu überwachenden Verschleißindikators des Verschleißteils 10 kann die Überwachungseinrichtung 38 mit unterschiedlichen anderen Systemen verbunden sein.

Bspw. kann die Vorrichtung 34 einen optischen Sensor 40 aufweisen, wenn der mindestens eine Verschleißindikator des Verschleißteils 10 als elektrischer Leiter ausgeführt ist. Der optische Sensor 40 kann bspw. als eine Kamera ausgeführt sein. Der optische Sensor 40 kann zum Erfassen des Verschleißteils 10, vorzugsweise der Verschleißschicht des Verschleißteils 10, in dessen Gebrauchslage in der Maschine 36 angeordnet sein. Bspw. kann der optische Sensor 40 das Verschleißteil 10 während des Betriebs und/oder während Betriebspausen der Maschine 36 erfassen. Erfassungssignale des optischen Sensors 40 können zu der Überwachungseinrichtung 38 übermittelt und von der Überwachungseinrichtung 38 ausgewertet werden. Wenn der Verschleißindikator aufgrund des Verschleißes des Verschleißteils 10 freigelegt wird, kann das Signal des optischen Sensors 40 auf den Verschleißindikator hinweisen. Die Überwachungseinrichtung 38 kann den Verschleißindikator in einem Signal von dem optischen Sensor 40 zu erkennen, z. B. mittels eines Bilderkennungsalgorithmus (z. B. Farberkennungsalgorithmus, Fabcodeerkennungsalgorithmus, Strukturerkennungsalgorithmus, Texturerkennungsalgorithmus usw.).

Bspw. kann die Vorrichtung 34 einen elektrischen Stromkreis 42 aufweisen, wenn der mindestens eine Verschleißindikator des Verschleißteils 10 zum Ausgeben eines elektrischen Hinweises ausgeführt ist. Der elektrische Stromkreis 42 ist in einem unverschlissenen Zustand des Verschleißteils 10 an den Verschleißindikator (oder die Verschleißindikatoren) angeschlossen. Die Überwachungsein- richtung 38 überwacht mindestens eine elektrische Kenngröße (z. B. Widerstand, Strom, Spannung) des elektrischen Stromkreises 42 während des Betriebs und/oder während Betriebspausen der Maschine 36, in der das Verschleißteil 10 umfasst ist.

Bei einem Unterbrechen des elektrischen Stromkreises 42, z. B. bewirkt durch ein punktuelles oder vollständiges Abtragen des Verschleißindikators, kann die Überwachungseinrichtung 38 ein Hinweissignal ausgeben. Es ist auch möglich, dass die die Überwachungseinrichtung 38 bei einer, vorzugsweise permanenten, Veränderung einer elektrischen Kenngröße des elektrischen Stromkreises 42, z. B. bewirkt durch teilweises Abtragen des Verschleißindikators oder durch vollständiges Abtragen einer der Verschleißindikatoren, ein (z. B. weiteres) Hinweissignal auszugeben.

Zusätzlich oder alternativ kann die Überwachungseinrichtung 38 bei einer, vorzugsweise temporären, Veränderung der elektrischen Kenngröße des elektrischen Stromkreises einen Belastungszustand des Verschleißteils 10 in Abhängigkeit von einem Betrag der temporären Veränderung ermitteln. Die Überwachungseinrichtung 38 kann ein Signal, das den ermittelten Belastungszustand angibt, ausgeben. Alternativ oder zusätzlich kann die Überwachungseinrichtung 38 ein Signal ausgeben, wenn der ermittelte Belastungszustand größer als ein vorgegebener maximaler Belastungszustand ist. Der vorgegebene maximale Belastungszustand kann jeweils verschleißteilspezifisch vorgegeben sein, z. B. als ein in der Überwachungseinrichtung 38 gespeicherter Wert.

Zusätzlich oder alternativ kann die Überwachungseinrichtung 38 eine Anzahl von Lastzyklen in Abhängigkeit von einer Anzahl von, vorzugsweise temporären, Veränderungen der elektrischen Kenngröße ermitteln (z. B. zählen). Die Überwachungseinrichtung 38 kann ein Signal, das die Anzahl der Lastzyklen angibt, und/oder ein Signal, wenn die ermittelte Anzahl der Lastzyklen größer als eine vorgegebene maximale Lastzyklenanzahl ist, ausgeben. Die vorgegebene Lastzyklenanzahl kann jeweils verschleißteilspezifisch vorgegeben sein, z. B. als ein in der Überwachungseinrichtung 38 gespeicherter Wert. Die Überwachungseinrichtung 38 kann das Hinweissignal bzw. die Hinweissignale und ggf. weitere auszugebende Signale je nach Anforderung und Konfiguration der Vorrichtung 10 ausgeben. Beispielsweise kann die Vorrichtung 34 eine lokale Benutzerschnittstelle 44, eine Remote-Benutzerschnittstelle 46 und/oder eine Steuereinheit 48 aufweisen.

Beispielsweise kann die Überwachungseinrichtung 38 das Hinweissignal und ggf. weitere auszugebende Signale visuell, akustisch und/oder haptisch mittels der lokalen Benutzerschnittstelle 44 ausgeben. Die lokale Benutzerschnittstelle 44 kann vorzugsweise eine Maschinenbenutzerschnittstelle der Maschine 36 oder eine Anlagenbenutzerschnittstelle einer Anlage, in der die Maschine 36 umfasst ist, sein.

Alternativ oder zusätzlich kann die Überwachungseinrichtung 38 das Hinweissignal und ggf. weitere auszugebende Signale an die Remote-Benutzerschnittstelle 46 ausgeben. Die Remote-Benutzerschnittstelle 46 kann beispielsweise bei einem Hersteller der Maschine 36 oder des Verschleißteils 10 angeordnet sein. Die Remote-Benutzerschnittstelle 44 kann bspw. mittels einer webserverbasierten Verbindung erreicht werden, z. B. mittels TCP/IP oder einem anderen internetfähigen Protokoll.

Alternativ oder zusätzlich kann die Überwachungseinrichtung 38 das Hinweissignal und ggf. weitere auszugebende Signale an eine Steuereinheit 48 der Maschine 36 ausgeben. Die Steuereinheit 48 kann einen Betrieb der Maschine 36 anpassen, wenn das Hinweissignal empfangen wird. Beispielsweise kann die Steuereinheit 48 die Maschine 36 stoppen oder eine Leistung verringern, wenn das Hinweissignal angibt, dass die Verschleißschicht des Verschleißteils 10 vollständig abgetragen wurde und/oder dass das Verschleißteil 10 auszutauschen ist.

Es ist möglich, dass die Überwachungseinrichtung 38 Teil der lokalen Steuereinheit 48 oder eines serverbasierten, vorzugsweise webserverbasierten, Remote-Maschinenüberwachungssystems ist.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen. Insbesondere sind die einzelnen Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 jeweils unabhängig voneinander offenbart. Zusätzlich sind auch die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von sämtlichen Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und beispielsweise unabhängig von den Merkmalen bezüglich des Vorhandenseins und/oder der Konfiguration des Bauteilinneren, der Verschleißschicht und/oder des Verschleißindikators des unabhängigen Anspruchs 1 offenbart. Alle Bereichsangaben hierin sind derart offenbart zu verstehen, dass gleichsam alle in den jeweiligen Bereich fallenden Werte einzeln offenbart sind, z. B. auch als jeweils bevorzugte engere Außengrenzen des jeweiligen Bereichs.

Bezugszeichenliste

10-10E Verschleißteil

12A-12E Verschleißschicht

14 Bauteilinneres

16 Decklage

18A-32B Verschleißindikator

34 Vorrichtung zur Verschleißüberwachung

36 Maschine

38 Überwachungseinrichtung

40 Optischer Sensor

42 Elektrischer Stromkreis

44 Lokale Benutzerschnittstelle

46 Remote-Benutzerschnittstelle

48 Steuereinheit