Auslegung und Fertigung komplexer Laseroberflächentexturen zur Schmierstoffführung in Reibkontakten (LASERGUIDE)
Fördergeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Projektlaufzeit: 01.08.2026 - 31.07.2029
Kooperationspartner: Institut für Konstruktionswissenschaften und Produktentwicklung, Technische Universität Wien
In der Tribologie wird die Oberflächenstrukturierung seit Langem eingesetzt, um die Leistungsfähigkeit tribologischer Kontaktflächen zu verbessern. Oberflächenstrukturen können beispielsweise die Erzeugung hydrodynamischen Drucks fördern, als Reservoirs für Schmierstoffe dienen oder Verschleißpartikel aufnehmen. Strukturen, die sich jedoch direkt innerhalb der Kontaktzone befinden, sind selbst einem Verschleiß ausgesetzt. Sobald diese topographischen Merkmale abgetragen werden, gehen ihre positiven Effekte verloren. Diese Einschränkung ist insbesondere unter anspruchsvollen Betriebsbedingungen relevant, beispielsweise bei Mangelschmierung, bei der eine unzureichende Schmierstoffversorgung im tribologisch belasteten Kontakt zu einem drastischen Anstieg von Reibung und Verschleiß führen kann.
Eine Schmierstoffverarmung tritt auf, wenn der Schmierfilm innerhalb des tribologischen Kontakts aufreißt und der Schmierstoff anschließend aus der Kontaktzone heraus migriert. Dieser Prozess kann durch starke Druckgradienten, Zentrifugalkräfte in Hochgeschwindigkeitsanwendungen oder Gradienten der Oberflächenspannung verursacht werden, die beispielsweise infolge von Temperaturunterschieden über die Oberfläche entstehen. In diesem Zusammenhang könnten gezielt ausgelegte Oberflächenstrukturen eine Möglichkeit bieten, entweder die Migration des Schmierstoffs zu verhindern oder den Schmierstoff gezielt zurück in die Kontaktzone zu führen. Ein solcher Ansatz könnte dazu beitragen, eine wirksame Schmierung auch unter anspruchsvollen Betriebsbedingungen aufrechtzuerhalten und letztlich die Lebensdauer von Maschinenkomponenten zu verlängern, bei denen Verschleiß einen entscheidenden begrenzenden Faktor darstellt.
Ziel dieses Projekts ist es, die grundlegenden Mechanismen der gerichteten Ausbreitung von Schmierstoffen sowie den Einfluss gezielt entwickelter Oberflächenstrukturen auf das resultierende Ausbreitungsverhalten zu untersuchen. Mit Blick auf potenzielle zukünftige Anwendungen in Maschinenelementen soll systematisch untersucht werden, wie asymmetrische und komplexe laserbasierte Oberflächentexturen zur gezielten Steuerung der Schmierstoffmigration eingesetzt werden können, um dadurch einer Schmierstoffverarmung in Reibkontakten entgegenzuwirken, beispielsweise in Maschinenelementen wie Wälzlagern.
Kontakt:
© Matias Alvarez
Herr Matias Alvarez
M. Eng.
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