Schrader, Tobias

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• Reduction of friction in EHD-contacts by microstructured surfaces of components – design, layout and manufacturing by forming

  
  (Third Party Funds Group – Sub project)
  Abstract

  Durch gezielt eingebrachte, definierte Mikrostrukturen in Oberflächen kann in hoch belasteten Wälz-Gleit-Kontakten die Reibung reduziert und damit die Energieeffizienz technischer Systeme erhöht werden. Die Oberflächenmikrostrukturen müssen auf die jeweilige Anwendung abgestimmt werden. Die Realisierung theoretisch optimaler Mikrostrukturen ist jedoch durch die Fertigungstechnik limitiert. Gleichzeitig bestimmt das Verschleißverhalten solcher Mikrostrukturen die Bauteillebensdauer. Daher ist eine ganzheitliche Betrachtung über den Produktlebenszyklus, d. h. Gestaltung, Herstellung und Betrieb oberflächenstrukturierter Bauteile, notwendig. Im Rahmen dieses Projektes soll eine simulationsbasierte Methodik entwickelt werden, die die Auslegung und Gestaltung von Oberflächenstrukturen erlaubt, die für das individuelle tribologische Belastungskollektiv unter Berücksichtigung von Fertigungsrestriktionen maßgeschneidert sind. Ein wichtiger Bestandteil des Projektes ist die Schaffung der fertigungstechnischen Grundlagen für eine reproduzierbare Herstellung von Bauteilen mit mikrostrukturierten Oberflächen durch einen kombinierten Fließpress- Präge-Prozess, welcher den Anforderungen der Großserienproduktion gerecht wird. Als Bindeglied zwischen Bauteilauslegung und -fertigung sowie für Aussagen zum Verschleißverhalten im Betrieb kommt der Oberflächencharakterisierung wesentliche Bedeutung zu.

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• Reduction of friction in EHD-contacts by microstructured surfaces of components – design, layout and manufacturing by forming

  
  (Third Party Funds Group – Sub project)
  Abstract

  Within the scope of the collaboration project between the Institute of Engineering Design (KTmfk) and the LFT, microstructures are developed especially for the tribological system of cam follower matchings, as a representative of highly loaded revolving sliding contacts, with the objective of friction reduction. A focus of the project is the technological realization of components with microstructured surfaces by a combined extrusion micro coining process coping with the demands of large-lot production. Due to filigree dimensions of microsructures surface characterization is of vital importance as a junction between the design of micro coining tools and the manufacturing of microstructured components. In a near-operation test rig a friction reduction of up to 17% was realized by microstructured surfaces in comparison to polished surfaces.

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• Application based multi-layer coatings for cold forging tools and their validation by innovative test procedures

  
  (Third Party Funds Group – Sub project)
  Abstract

  In der Kaltmassivumformung tritt aufgrund der hohen tribologischen und mechanischen Beanspruchung Verschleiß an den Werkzeugen auf. Die Verschleißerscheinungen beeinträchtigen die Oberflächengüte des Werkstücks und führen zum frühzeitigen Ausfall des Werkzeugs. Zur Erhöhung der Standzeiten der Werkzeuge werden bisher überwiegend Monolagenschichten eingesetzt, die nur unzureichend auf einzelne Anwendungsfälle abgestimmt werden können. Ziel des Teilprojekts ist es deshalb, durch den Einsatz neuartiger Mehrlagenbeschichtungen die Schichteigenschaften gezielt an die Anforderungen der unterschiedlichen Beanspruchungsfälle anzupassen. Dabei sollen Richtlinien entwickelt werden, die eine anwendungsangepasste Schichtauswahl ermöglichen. Um die Leistungsfähigkeit der Beschichtungen zu testen, werden ausgewählte Mehrlagenbeschichtungen bezüglich ihrer Reib- und Verschleißeigenschaften untersucht. Dabei kommen innovative Prüfverfahren wie der Double Cup Extrusion-Test zur Reibfaktorbestimmung und ein kombinierter Schneid-Schicht-Fließpressversuch zur Verschleißbestimmung zum Einsatz. Bei erfolgreicher Durchführung des Vorhabens stehen neuartige Mehrlagenbeschichtungen zur Verfügung, die anwendungsbezogen eingesetzt werden können. Durch die Erhöhung der Werkzeuglebensdauer können die Produktionskosten gesenkt werden und die Qualität der Bauteile verbessert werden. Zudem werden die Prozessgrenzen erweitert, wodurch die Herstellung komplexerer Bauteile überhaupt erst ermöglicht wird.
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