Schrader, Tobias

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Projekte

• Reibungsreduzierung in EHD-Kontakten durch mikrostrukurierte Bauteiloberflächen - Auslegung, Gestaltung und umfomtechnische Herstellung

  
  (Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)
  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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• Reibungsreduzierung in EHD-Kontakten durch mikrostrukurierte Bauteiloberflächen - Auslegung, Gestaltung und umfomtechnische Herstellung

  
  (Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)
  Abstract

  Durch gezielt eingebrachte, definierte Mikrotexturen auf Oberflächen kann die Reibung in höher belasteten thermo-elastohydrodynamischen (TEHD) Kontakten reduziert und damit die Energieeffizienz technischer Systeme erhöht werden. Die Oberflächenmikrotexturen müssen auf die jeweilige Anwendung abgestimmt werden. Die Realisierung theoretisch optimaler Mikrotexturen ist jedoch durch die Fertigungstechnik limitiert. Gleichzeitig bestimmt das Verschleißverhalten solcher Mikrotexturen die Bauteillebensdauer. Daher war eine ganzheitliche Betrachtung über den Produktlebenszyklus, das heißt Gestaltung, Herstellung und Betrieb oberflächentexturierter Bauteile, notwendig.

  Im Rahmen dieses Projektes wurde ein Verständnis für die Wirkungsweise von Mikrotexturen geschaffen und eine auf TEHD-Simulation und Meta-Modellierung basierende Methodik entwickelt, die die Auslegung und Gestaltung von Oberflächentexturen erlaubt, welche für das individuelle tribologische Belastungskollektiv unter Berücksichtigung von Fertigungsrestriktionen maßgeschneidert sind. Ein weiterer Bestandteil des Projektes war die Schaffung der fertigungstechnischen Grundlagen für eine reproduzierbare Herstellung von Bauteilen mit mikrotexturierten Oberflächen durch einen kombinierten Fließpress-Präge-Prozess, welcher den Anforderungen der Großserienproduktion gerecht wird. Insgesamt konnte im Projekt am Beispiel des Nocken/Tassenstößel-Kontaktes das Potential von Oberflächenmikrotexturen zur positiven Beeinflussung von Schmierungszustand und Reibungsverhalten bei jedoch gleichzeitig nachteiligen Effekten hinsichtlich des Verschleißverhaltens aufgezeigt und erste allgemeine Gestaltungsrichtlinien abgeleitet werden.
  

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• Mehrlagen-Beschichtungen: Anwendungsangepasste Mehrlagenbeschichtungen für Kaltmassivumformwerkzeug und deren Bewertung durch innovative Prüfverfahren

  
  (Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)
  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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Veröffentlichungen