MULTI-SCALE LASER SURFACE TEXTURING FOR LOW ICE-FRICTION CONTACTS (M-LUGE)
Fördergeber: Sächsische Aufbaubank (SAB), Sächsisches Staatsministerium für Wissenschaft, Kultur und Tourismus
Kooperationspartner: Laserinstitut Hochschule Mittweida, Technische Universität Dresden, Riga Technical University, Institut für Luft- und Kältetechnik GmbH, Sporta un interešu klubs RO
Projektlaufzeit: 01.11.22 – 31.07.25
Jüngste Entwicklungen auf dem Gebiet des Gleitens auf Eis haben gezeigt, dass der Eisreibungskoeffizient einer Oberflächentopografie maßgeblich durch die Kontaktfläche beeinflusst wird. Dies eröffnet die Möglichkeit, Oberflächen mit unterschiedlichen Kontaktmerkmalen und -formen zu entwerfen, um die Funktionalität des Gleitens auf Eis anzupassen und zu kontrollieren. Darüber hinaus wäre eine verbesserte Eisreibungsleistung durch die Verringerung des Eisreibungskoeffizienten bei Metall/Eis-Kontakten eine willkommene Innovation mit großem Potenzial für die Anwendung in der modernen Oberflächentechnik. Daher haben sich im Projekt M-LUGE drei Hochschulpartner vom Laserinstitut Hochschule Mittweida, der Technischen Universität Dresden und der Technischen Universität Riga mit zwei Partnern aus potenziellen Anwendungsbereichen, dem Institut für Luft- und Kältetechnik GmbH und Sporta un interešu klubs RO, zusammengetan, um eine saubere, flexible und umweltfreundliche laserbasierte Oberflächentexturierungstechnologie für die energieeffiziente Herstellung von mehrskaligen Oberflächentexturen zu entwickeln, die aus mikroskopischen Merkmalen in einem breiten Bereich von 200 nm bis 100 μm bestehen. Die mit dem Laser erzeugten Oberflächenstrukturen werden getestet und funktionell verbessert, um letztlich eine geringe Eisreibung und eine Anti-Eis-Funktionalität bei Kontakten zwischen Metall und Eis zu erzielen.
Die Neuheit des M-LUGE Projektes ist die erstmalige Kombination verschiedener Lasermikrobearbeitungstechnologien – dem Lasergravieren mit der Direkten Laserinterferenzstrukturierung und fraktalartiger Strukturerzeugung - in einem hybriden Laserprozess, um ein breites Spektrum an mikroskopischen Strukturgrößen zu erzeugen. Insbesondere wird in M-LUGE eine Beziehung zwischen der Strukturgröße und dem Eisreibungskoeffizienten hergestellt, um optimierte Strukturgrößen für spezifische Eisreibungsfunktionalität und Vereisungsschutzleistung in gefrorenen Umgebungen bis zu -60°C zu identifizieren und zu kategorisieren. Diese Forschungsarbeit liefert neue Erkenntnisse über die Eisreibung und ist wertvoll für die Bestimmung zuverlässiger, langzeitstabiler Oberflächentexturen zur größtmöglichen Reduzierung der Eisreibung. Die für eine niedrige Eisreibungsleistung in Frage kommenden Oberflächenmerkmale werden mit Hilfe von Hochgeschwindigkeitslasertechnologien auf große Flächen vergrößert und dann auf funktionalen Teilen realer Produkte angewendet.
© Bogdan Voisiat
Herr Fabian René Ränke
Dipl.-Ing.
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