Einfluss der Schichtarchitekturen auf die tribologischen Eigenschaften thermoplastbasierter, additiv gefertigter Gleitschichten

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Leyu Lin
• Fachliche Zuordnung: Polymere und biogene Werkstoffe und darauf basierende Verbundwerkstoffe
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 516013239

Fused Filament Fabrication (FFF) ist eines der am meisten verwendeten additiven Fertigungsverfahren zur Herstellung thermoplastischer Bauteile. Im Vergleich zu den klassischen Verarbeitungsverfahren bietet FFF erhebliche Vorteile, z.B. die Einsparung von kostenintensiven Werkzeugen und die Möglichkeit der Herstellung kundenspezifischer Teile mit komplexen Geometrien. Darüber hinaus ermöglicht diese neuartige Verarbeitungstechnik das Design und die Fertigung hocheffizienter Komponenten mit optimierter, lastpfadgerechter Bauteilgestaltung. Die Ergebnisse des laufenden Projekts zeigen, dass die Herstellung der Gleitschichten mit hervorragenden tribologischen Eigenschaften mittels FFF erfolgreich war. Noch wichtiger ist, dass die experimentellen Untersuchungen beweisen, dass die Gleitschichten unter hohen Lastbedingungen deutlich bessere tribologische Eigenschaften aufweisen. Aus dieser Erkenntnis leitet sich das übergeordnete wissenschaftliche Ziel dieses Fortsetzungsantrags ab, die Füllmuster und die Fülldichten (Füllung < 100 %) der Gleitschichten mit dem Ziel einer optimierten tribologischen Leistungsfähigkeit zu ertüchtigen. Zu diesem Zweck werden Gleitschichten mit speziell konstruierten Füllmustern und Fülldichten auf das metallische Substrat gedruckt, die mit einem höheren lokalen Kontaktdruck des Tribosystems im Vergleich zu dem der Gleitschichten mit 100% Fülldichte unter derselben aufgebrachten Normalkraft korrelieren. Durch die Kombination der experimentellen Untersuchungen und der virtuellen Optimierung der Füllmuster und Fülldichten mittels künstlicher neuronaler Netze (KNN) soll ein vertieftes Verständnis der Abhängigkeit der Reibungs- und Verschleißeigenschaften von den Füllmustern und Fülldichten der Gleitschichten gewonnen werden. Dieses Verständnis soll als Richtlinie für die Herstellung solcher materialeffizienten Gleitschichten in praktischen Anwendungen dienen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Alois K. Schlarb