Einfluss der temperaturabhängigen viskoelastischen Materialeigenschaften thermoplastbasierter Verbundwerkstoffe auf das tribologische Verhalten

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Alois K. Schlarb
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 249374721

Die Kennwerte eines Tribosystems werden von verschiedenen Faktoren beeinflusst, die mechanischen Eigenschaften von Grund- und Gegenkörper spielen dabei eine wesentliche Rolle. Grundkörper aus einem thermoplastischen Kunststoff verhalten sich in der Regel viskoelastisch. Viskoelastizität wirkt sich vor allem bei länger andauernden Belastungen aus und führt zu einer hohen Temperatursensitivität des Werkstoffes. Bei tribologischer Beanspruchung steht der Werkstoff unter ständiger Belastung und ist zudem durch die Reibung erhöhten Temperaturen ausgesetzt. Ziel des Vorhabens ist es daher den Einfluss der viskoelastischen Eigenschaften auf das tribologische Verhalten systematisch zu untersuchen. Dazu wird am Beispiel von verstärktem PEEK und POM auf der einen Seite das viskoelastische Verhalten umfassend charakterisiert und auf der anderen Seite das Reibungs-und Verschleißverhalten. Die dabei erzielten Ergebnisse werden dann schrittweise in FE-Modelle umgesetzt. Zunächst werden getrennte Modelle für die thermomechanische Antwort auf Reibung und Normalkraft sowie den Verschleiß erstellt. Beide Modelle werden dann zu einem zusammengeführt, welches dann das tribologische Verhalten unter Berücksichtigung der Temperaturänderungen auf Basis eines viskoelastischen Materialmodells abbildet. Die Ergebnisse aus Experiment und Simulation werden am Ende miteinander korreliert. Dabei werden die zeitliche und örtliche Änderung der tribologischen und mechanischen Eigenschaften evaluiert, um so Rückschlüsse auf die in der Probe herrschenden Belastungen und somit den Verschleiß ziehen zu können.Auf diese Weise kann ein tieferes Verständnis für den Zusammenhang von Viskoelastizität und tribologischem Verhalten gewonnen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen