Deutsche Forschungsgemeinschaft - SPP2074

Kurzfassung „Fluidfreie Schmiersysteme für mechanisch hoch belastete Linearführungen durch beschichtungstechnische Optimierung der Funktionselemente“

Im Rahmen des Verbundprojektes soll ein Lösungsweg aufgezeigt werden, wie mechanisch hoch belastet Wälzkontakte fluidfrei durch den Einsatz von geeigneten Feststoffen und einer angepassten Oberflächenbehandlung des Gegenkörpers geschmiert werden können. Hierzu ist es notwendig, einen stabilen Transferfilm zu erzeugen, der einerseits Grund- und Gegenkörper trennt, um einen verschleißarmen Betrieb zu gewährleisten und andererseits die Reibung herabsetzt, um einen thermischen Gleichgewichtzustand zu erzielen. In einem ersten Schritt werden hierzu verschiedene Feststoffe, Oberflächenmodifikationen und Bereitstellungsoptionen anhand von einfachen tribologischen Tests evaluiert. Mit Hilfe moderner Oberflächenanalytik werden die zugrundeliegenden Transferprozesse bei der Schichtbildung analysiert. Hinzu kommen Methoden der FEM-Simulation, um ein tiefgreifendes Verständnis zu erlangen und Wirkmodelle zu entwickeln. Im zweiten Schritt werden die Erkenntnisse auf ein reales Demosystem übertragen. Hier wurde das System wälzgelagerte Linearführung ausgewählt, da dieses eine hohe technische Relevanz hat und die typischen Beanspruchungskollektive (oszillierende Bewegung, Stillstandszeiten) für eine Trockenschmierung günstig sind. Anhand des Pilotsystems soll die technische Machbarkeit aufgezeigt werden.

Wesentliches Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, die Mechanismen, die zu einer Transferfilmbildung in Wälzkontakten führen, zu identifizieren und mit Hilfe geeigneter Modelle auch theoretisch beschreiben zu können. Dadurch lassen sich Maßnahmen ableiten, die Prozesse gezielt zu steuern. Innovativer Ansatz des Projektes ist es, nicht nur den Festschmierstoff bereitzustellen sondern auch die Oberflächen, auf denen sich der Transferfilm ausbilden soll, oberflächentechnisch zu modifizieren und so an zwei Stellen aktiv einzugreifen.

Beteiligte Institute:

Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik, Braunschweig

Kompetenzzentrum Tribologie, Hochschule Mannheim

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