Gezielte Einstellung des Haftreibwertes durch das Endbearbeitungsverfahren Drehfräsen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Erhard Leidich; Professor Dr.-Ing. Andreas Schubert
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik ; Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 411688125

• Erstellungsjahr: 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Vor dem Hintergrund steigender Leistungsdichten in technischen Systemen werden in reibschlüssigen Verbindungen hohe sowie reproduzierbare Haftreibwerte angestrebt. Bisher kommen dafür oftmals zusätzliche Konstruktionselemente oder der eigentlichen Bauteilfertigung nachgelagerte Verfahren zur Funktionsflächenbeschichtung bzw. -mikrostrukturierung zum Einsatz. Das übergeordnete Ziel des Projektes besteht daher in der Erzeugung entsprechender Oberflächeneigenschaften bereits im spanenden Endbearbeitungsprozess, ohne auf zusätzliche Prozesse zurückgreifen zu müssen und damit die Ressourceneffizienz der gesamten Prozesskette zu erhöhen. Gegenstand des Vorhabens ist somit die Erforschung des Potenzials einer Mikrostrukturierung mittels Drehfräsen zur Steigerung des deformativen Reibungsanteils und dadurch der Gesamtreibung am Beispiel einer Stirnpressverbindung. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass sich Haftreibwerte bis zu µ = 0,8 erreichen lassen, was etwa dem Drei- bis Vierfachen eines Referenzversuchs mit unstrukturierten Oberflächen entspricht. Durch die Mikrostrukturierung der Oberflächen verändert sich auch die Reibcharakteristik, sodass der Haftreibwert nicht nur erhöht, sondern bereits bei geringeren Relativverschiebungen erreicht wird. Des Weiteren verhält sich der Haftreibwert aufgrund des dominierenden deformativen Reibungsanteils wesentlich robuster gegenüber Verschmutzungen. Die wissenschaftlichen Erkenntnisse des Projekts sind somit von hoher praktischer und industrieller Relevanz. Offene Fragen bestehen allerdings noch hinsichtlich einer gezielten Auslegung und Erzeugung der Mikrostrukturen in Abhängigkeit von der Werkstoffpaarung.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Geometrische Oberflächencharakterisierung von durch spanende Verfahren hergestellten Mikrostrukturen. In: Gröger, S. (Hrsg.); Weißgerber, M. (Hrsg.): Sächsisches Geometriesymposium 2020, Chemnitz. Chemnitz: Universitätsverlag Chemnitz, 2020, S. 143-153. ISBN: 978-3-96100-109-5
  Funke, R.; Börner, R. & Schubert, A.
  
• Generation of friction-increasing surfaces by turn-milling. Journal of Manufacturing Processes, 80, 504-514.
  Funke, Roman; Schanner, Jonathan; Hasse, Alexander & Schubert, Andreas
  
• Investigating the Friction Behavior of Turn-Milled High Friction Surface Microstructures under Different Tribological Influence Factors. Journal of Manufacturing and Materials Processing, 6(6), 143.
  Schanner, Jonathan; Funke, Roman; Schubert, Andreas & Hasse, Alexander
  
• Turn-Milled High-Friction Surfaces—Investigations on the Influence of Nominal Surface Pressure and Load Direction. Lecture Notes in Production Engineering, 749-762. Springer International Publishing.
  Funke, R. & Schubert, A.