Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWUWas ist die Herausforderung?
Eine effiziente Reibungsreduzierung könnte Ihren Bauteilen, Komponenten oder Produktionsprozessen den erhofften Wettbewerbsvorteil verschaffen? Hier gibt es große Potenziale, denn die gezielte Auslegung, Fertigung und Bewertung von Funktionsoberflächen trägt dazu bei, die Effizienz von Gleitsystemen entsprechend der konkreten Anforderungsprofile und Einsatzbedingungen des Gesamtsystems zu steigern. Basis dafür ist, dass das Zusammenspiel der geometrischen Oberflächenbeschaffenheit mit den physikalisch-chemischen Eigenschaften der Randschicht maßgeblich die Funktion von Bauteilen bestimmt.
Welche Lösung haben wir für Sie?
Jede Oberfläche stellt das Ergebnis eines komplexen Fertigungsprozesses dar. Durch die gezielte Kombination von Prozessparametern können wir Oberflächenspannungszustände und -texturen gezielt entsprechend Ihrer Anforderungen umsetzen und so funktionale Oberflächen mit angepassten Bauteileigenschaften generieren.
Wie kann das konkret aussehen? Am Beispiel des Präzisionsausbohrprozesses von Hub-Kolben-Systemen konnten wir durch systematische Entwicklungen und experimentelle Untersuchungen zur Modifizierung von Schneidengeometrien die angestrebte Verringerung der Korngröße in der Oberflächenrandschicht erzielen. Mit den damit eingestellten Oberflächeneigenschaften reduzierten wir signifikant und dauerhaft Reibung und Verschleiß. Ein anderer Anwendungsfall ist die Optimierung von Antriebskomponenten. Hierfür haben wir spezielle Oberflächentopographien entwickelt und mit dem effizienten Strukturrollierverfahren eingebracht. Die funktionsbeanspruchten Bauteiloberflächen erhalten dadurch ein definiert eingestelltes – bei Bedarf auch örtlich begrenztes – Ölrückhaltevolumen. Die Mikrokavitäten ermöglichen zudem die Ausbildung hydrodynamischer Staudrücke und können so das Aufschwimmen der Oberflächen bei geschmierten Gleitpaarungen erzeugen. Diesen Effekt haben wir erfolgreich auf die Anwendung von Bewegungsachsen in Maschinen und Anlagen übertragen und so die Reibwerte durch gezielte Oberflächentexturen signifikant gesenkt, Verschleiß- und Fresserscheinungen minimiert und damit die Voraussetzung für den Einsatz effizienter und schnellerer Antriebe geschaffen. Aktuell arbeiten wir daran, diese Ergebnisse auch für Anwendungen im Werkzeug- und Formenbau nutzbar zu machen.
Was steht jetzt konkret zur Verfügung?
Wir bieten Ihnen die effiziente Reibungsreduzierung Ihrer Bauteile und Komponenten wie bspw. in Hub-Kolben-Systemen und Antriebskomponenten an. Mit der energetisch gesteuerten spanenden Endbearbeitung und dem Strukturrollieren stehen Ihnen neue Fertigungsmethoden für die Finish-Bearbeitung von Gleitflächen zur Verfügung, die bereits am Beispiel von Powertrain-Komponenten erfolgreich erprobt wurden.
Wir führen gemäß Ihrer Anforderungen die Analyse der derzeitigen Reibverhältnisse Ihrer industriell eingesetzten Gleitsysteme durch und übernehmen die optimierte Neugestaltung der Gleitpartner hinsichtlich Materialpaarung, Oberflächentopologie und -randschicht. Wir prüfen für Sie die Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit dieser Lösungsansätze. Gemeinsam mit Ihnen erarbeiten wir dann die fertigungstechnische Umsetzung der neuartigen Gleitpaarungen in Probewerkstücken und unterstützen auf Basis der Analyse der Testergebnisse bei der Übertragung der Funktionsoberflächen auf Ihre Serienbauteile.
