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Projekt
FOR 576: Mikrostrukturierung thermomechanisch hoch beanspruchter Oberflächen (Microstructuring of Thermomechanically High Stressed Surfaces)
Fachliche Zuordnung
Maschinenbau und Produktionstechnik
Förderung
Förderung von 2006 bis 2015
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5471656
Bedingt durch ständig steigende Leistungsübertragung auf immer kleinerem Bauraum wird es aufgrund der höheren thermischen wie auch mechanischen Bauteilbelastungen immer schwieriger, eine störungsfreie Funktion von Tribosystemen zu gewährleisten. Allein durch konstruktive Anpassungen und den Einsatz neuer Werk- und Schmierstoffe sowie funktionsangepasster Beschichtungen kann diesen steigenden Ansprüchen nicht immer zufriedenstellend entgegnet werden.
Hier zeigt die Mikrostrukturierung als eine Form der Oberflächenfunktionalisierung ein großes Potenzial auf. Eine gezielte Strukturierung tribologisch kritischer Oberflächenbereiche kann Mischreibungseffekte unterbinden und somit Reibungsverluste und Verschleiß erheblich reduzieren. Die Strukturen, deren geometrische Abmessungen im Mikrometerbereich angesiedelt sind, besitzen zwei wesentliche Vorteile: Zum einen nutzt man ihre Funktion als Schmierstoffspeicher. Zum anderen unterstützen Mikrostrukturen bei entsprechender Größe, Form und Anordnung schon bei niedrigen Gleitgeschwindigkeiten den Aufbau eines hydrodynamischen Schmierfilms zwischen den Reibpartnern. Der Forschungsbedarf orientiert sich insbesondere an den Fragestellungen, wie Mikrostrukturen in Abhängigkeit des Belastungsfalls wirkoptimal auszulegen sind, welche Fertigungsverfahren zur Herstellung das größte Potenzial aufweisen und welche messtechnischen Verfahren zu deren Charakterisierung geeignet sind.
Im Rahmen der Forschergruppe wird aus diesem Grund die Wirkung der Oberflächenstruktur auf das Systemverhalten durch Simulationsmethoden und tribologische Untersuchungen näher betrachtet. Spanabhebende Verfahren zur Erzeugung deterministischer Strukturen wie auch das thermische Spritzen zur Erzeugung stochastischer Strukturen werden in diesem Verbundprojekt als Mikrostrukturierungsverfahren weiterentwickelt und optimiert. Durch angepasste Messverfahren und Kennwertbildung ist es möglich, gefertigte Strukturen zu charakterisieren und zu beschreiben. Ziel soll es sein, zukünftig Oberflächen in Abhängigkeit des Belastungsfalls wirtschaftlich funktionalisieren und den Mikrostrukturierungsprozess zudem als hybrides Verfahren in bisherige Bearbeitungsverfahren integrieren zu können.
Hier zeigt die Mikrostrukturierung als eine Form der Oberflächenfunktionalisierung ein großes Potenzial auf. Eine gezielte Strukturierung tribologisch kritischer Oberflächenbereiche kann Mischreibungseffekte unterbinden und somit Reibungsverluste und Verschleiß erheblich reduzieren. Die Strukturen, deren geometrische Abmessungen im Mikrometerbereich angesiedelt sind, besitzen zwei wesentliche Vorteile: Zum einen nutzt man ihre Funktion als Schmierstoffspeicher. Zum anderen unterstützen Mikrostrukturen bei entsprechender Größe, Form und Anordnung schon bei niedrigen Gleitgeschwindigkeiten den Aufbau eines hydrodynamischen Schmierfilms zwischen den Reibpartnern. Der Forschungsbedarf orientiert sich insbesondere an den Fragestellungen, wie Mikrostrukturen in Abhängigkeit des Belastungsfalls wirkoptimal auszulegen sind, welche Fertigungsverfahren zur Herstellung das größte Potenzial aufweisen und welche messtechnischen Verfahren zu deren Charakterisierung geeignet sind.
Im Rahmen der Forschergruppe wird aus diesem Grund die Wirkung der Oberflächenstruktur auf das Systemverhalten durch Simulationsmethoden und tribologische Untersuchungen näher betrachtet. Spanabhebende Verfahren zur Erzeugung deterministischer Strukturen wie auch das thermische Spritzen zur Erzeugung stochastischer Strukturen werden in diesem Verbundprojekt als Mikrostrukturierungsverfahren weiterentwickelt und optimiert. Durch angepasste Messverfahren und Kennwertbildung ist es möglich, gefertigte Strukturen zu charakterisieren und zu beschreiben. Ziel soll es sein, zukünftig Oberflächen in Abhängigkeit des Belastungsfalls wirtschaftlich funktionalisieren und den Mikrostrukturierungsprozess zudem als hybrides Verfahren in bisherige Bearbeitungsverfahren integrieren zu können.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
Projekte
- Methoden und Modelle zur Auslegung von Mikrostrukturen (Antragsteller Knoll, Gunter )
- Oberflächencharakterisierung auf Basis optische Messtechnik (Antragsteller Reithmeier, Eduard )
- Spanende Verfahren zur Mikrostrukturierung (Antragsteller Denkena, Berend ; Dinkelacker, Friedrich )
- Thermisch gespritzte, mikrostrukturierte Beschichtungen (Antragsteller Bach, Friedrich-Wilhelm ; Dinkelacker, Friedrich )
Sprecher
Professor Dr.-Ing. Berend Denkena
