GFB - Green Factory BAVARIA

Minimierung und Vermeidung konventioneller Schmierstoffe in Wälzlagerungen durch tribologische Schichten

Zielsetzung

Das Gesamtziel im Rahmen dieses Projekts ist die Erhöhung der Energieeffizienz und der Lebensdauer von Wälzlagern bei Mangelschmierung und im Trockenlauf mittels geeigneter, tribologisch wirksamer Schichtsysteme. Nach einer detaillierten Analyse des Systems Wälzlager wird ein Lastenheft für die zu entwickelnden Schichtsysteme sowie die Anforderungen an den Beschichtungsprozess und die Bauteilprüfung ausgearbeitet. Die anschließende anwendungsbezogene Schichtentwicklung liefert im Ergebnis die Gestaltung eines bzw. mehrerer Schichtsysteme einschließlich der zugehörigen Beschichtungsprozesse, welche die Anforderungen aus dem Lastenheft bestmöglich erfüllen. Durch die abschließende Validierung wird der Nachweis erbracht, dass die im Zuge der Systemanalyse aufgestellten Anforderungen erfüllt werden.



Lösungsansätze

Auf Basis einer detaillierten Systemanalyse des Wälzlagers unter Berücksichtigung konkreter Modellfälle sollen diejenigen Lagerkomponenten bzw. -funktionsflächen identifiziert werden, durch deren Beschichtung das höchste Effizienzpotential erzielt werden kann. Des Weiteren sollen ein Schichtsystem und ein Chargierkonzept für die zu beschichteten Bauteile unter Berücksichtigung der Erfordernisse der industriellen Anwendung entwickelt und erfolgreich umgesetzt werden. Nicht zuletzt gilt es, ein Grundlagenverständnis über die zugrundeliegenden Reibungs- und Verschleißmechanismen in den tribologischen Kontakten der untersuchten, mit beschichteten Komponenten versehenen Wälzlager durch chemisch-physikalische sowie mechanisch-tribologische Untersuchungsmethoden zu erforschen und aufzubauen. Die Ergebnisse werden durch Bauteilversuche validiert und durch eine technisch-wirtschaftliche Gesamtanalyse sowie Machbarkeitsstudien im Hinblick auf den Transfer in die Anwendung untersucht.





Ergebnisse

Im Zuge des ersten Arbeitspaketes, der Systemanalyse, gilt es konkrete Anwendungsfälle zu definieren, für die trockenlaufende oder minimalmengengeschmierte Lagerungen erforderlich sind, es jedoch bisher noch keine zufriedenstellende Umsetzung gibt. Nach Festlegung der Anwendungsfälle werden die normalerweise eingesetzten Wälzlager nun mithilfe des wirkenden Belastungskollektivs analysiert und hierüber ein Lastenheft ermittelt, welches als Grundlage für die nächsten Arbeitspakete dient (siehe auch Projektablauf nächste Seite). Im nächsten Schritt, der Schichtentwicklung, werden existierende, industriell bereits qualifizierte Schichtsysteme herangezogen um auf dieser Grundlage gegebenenfalls Schichtweiterentwicklungen anzustoßen. Hierfür wurden bereits Schichtsysteme, die für Trockenlauf geeignet scheinen, identifiziert und auf ersten Prüflager und scheibenförmigen Proben für Tribometerversuche abgeschieden. Diese werden anschließend mechanisch-tribologisch unter Trockenlaufbedingungen untersucht.



Publikationen

  • Sander, T.; Kröner, J.; Dobrenizki, L.; Tremmel, S.; Wartzack, S.; Hosenfeldt, T.; Musayev, Y.: „Energieeffizienz und Ressourcenschonung durch beschichtete Wälzlager.“ Bd. 05/2014 Konstruktion 2014, S. 20-21.
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  Kontakt 
  Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack

  Email:
  wartzack@mfk.fau.de

  Telefon:
  +49 (0)9131 85-27987

  Lehrstuhl für
  Konstruktionstechnik
  Friedrich-Alexander-Universität
  Erlangen-Nürnberg

  Martensstr. 9
  90429 Nürnberg