Mit Effizienz profilieren... und Reibungs- und Verschleißverluste nachhaltig minimieren.
Durch funktionale Oberflächenstrukturierungen lassen sich Reibungs- und Verschleißverluste von tribo-mechanisch hoch beanspruchten Bauteilen reduzieren. Im Projekt Smartsurf wird dazu eine hochpräzise Prozessmaschinentechnik auf Basis von Ultrakurzpulslasern entwickelt, die Strömungs- und Benetzungseigenschaften verbessert sowie Reibung und Verschleiß von Bauteilen minimiert. Zunächst wird ein Geometriekatalog für topografische Mikrostrukturen entwickelt. Daran schließt sich der Aufbau der Maschinentechnik an, die eine komplexe Streulichtsensorik zur berührungslosen Oberflächencharakterisierung enthält. Ein wesentliches Ziel ist die Verbesserung der Abtragsqualität zur Erzeugung von funktionalen Mikro- und Nanostrukturen auf komplexen 3D-Bauteilstrukturen. Der Ultrakurzpulslaser kann dabei eine Scangeschwindigkeit von 100 Quadratzentimeter pro Minute erreichen. Die gesamte Prozesskette wird abschließend unter Produktionsbedingungen evaluiert. Am Beispiel von Motorzylindern, Zylinderlaufbuchsen, Kolbenringen sowie Hydraulikkomponenten und Ventilen werden die durch die Oberflächenstruktur veränderten Eigenschaften hinsichtlich Reibung und Verschleiß getestet. Die Ergebnisse können neben der Automobilindustrie und dem Maschinen- und Anlagenbau auch in der Optik, Haptik und Fluidik angewendet werden.
01.09.2009 bis 31.12.2012
Funktionale Oberflächen verändern die Verschleiß- und Reibungseigenschaften von Bauteilen. Smartsurf hat ressourcensparende Mikrostrukturen entwickelt, die durch eine innovative Ultrakurzpulsbearbeitung auf die Komponenten aufgebracht werden. Die erzeugten Mikrostrukturen sind gratfrei. Angrenzende Materialbereiche bleiben thermisch unbeeinflusst. Im Versuch wurde unter anderem eine 25-prozentige Reibungsminimierung an der Kolbenaußenseite von Axialkolbenpumpen nachgewiesen.
Funktionale Oberflächen verändern die Verschleiß- und Reibungseigenschaften der Bauteile derart, dass Lebensdauer und Leistungsfähigkeit zunehmen. Das Verbundprojekt Smartsurf entwickelt ressourcensparende Mikrostrukturen für hochbelastete Bauteile insbesondere für deren Anwendung im Automobilbereich. Dazu haben die Smartsurf-Projektpartner eine Prozessmaschinentechnik auf Basis von Ultrakurzpulslasern entwickelt, die eine präzisere und vor allem nachbearbeitungsfreie Herstellung von Mikrostrukturen erlaubt. Im Gegensatz zu gängigen Laserstrukturierungsverfahren zeichnet sich die Ultrakurzpulsbearbeitung durch Gratfreiheit der Mikrostrukturen und keiner thermischen Beeinflussung von angrenzenden Materialbereichen aus. Am Beispiel von Zylinderlaufbuchsen, Kolbenringen sowie Hydraulikkomponenten und Dichtungen werden die durch die Oberflächenstruktur veränderten Eigenschaften hinsichtlich Reibung und Verschleiß getestet. Versuchstechnisch nachgewiesen konnten bisher die Verschleißminimierung durch Strukturierung von Kolbenringen sowie ein 25 prozentige Reibungsminimierung durch Strukturierung der Kolbenaußenseite von Axialkolbenpumpen.