TriboComp
FVA 927 I | IGF-Nr. 21053 N
Experimentelle und simulative Beschreibung und Bewertung polymerbasierter Werkstoffe hinsichtlich tribologischer Lastgrenzen und Ableitung einer vereinfachten Auswahlmethodik für den Einsatz als Gleitlager
Es ist ein enges Zusammenspiel intelligenter Experimenteller mit erprobten simulativen Methoden vorgesehen, welches die Gemeinsamkeiten und Unterschiede im tribologischen Verhalten zwischen einem Modell- und einem Komponentensystem aufschlüsseln und für eine Verknüpfung der jeweils ermittelten Kennwerte und Belastungsgrenzen nutzbar machen soll. Eine dadurch mögliche Vereinfachung und Beschleunigung des Werkstoffauswahlprozesses soll schnell klären, unter welchen Umständen sich der Einsatz von tribologisch optimierten Compounds auf Basis von Hochtemperaturkunststoffen besonders lohnt und wann günstigere technische Kunststoffe oder metallbasierte, geschmierte Systeme hinreichende oder höhere Leistungen erzielen.
Die Ergebnisse zeigen, dass eine Bewertung und Einordung der tribologischen Leistungsfähigkeit unterschiedlicher Materialien im Gleitkontakt mit Stahl unter unterschiedlichen Kriterien möglich ist. Ein Vergleich der in verschiedenen Prüfkonfigurationen ermittelten tribologischen Kennwerte zeigt, dass die Reibungskoeffizienten sowohl im trockenen als auch im geschmierten Zustand zwischen den Systemen mit einfacher Mathematik umgerechnet werden können. Die Übertragung der Verschleißintensität als Funktion der Lastbedingung bzw. Kontakttemperatur im trockenen System ist allerdings nur bedingt und in geschmierten Systemen nicht möglich. Da der Verschleiß im geschmierten System allerdings nahezu Null ist, scheint eine Übertragung auf unterschiedliche Systemgeometrien auch nicht erforderlich. Die Ausgangshypothese, tribologische Kennwerte über unterschiedliche Prüfkonfigurationen durch eine temperaturabhängige physikalisch basierte Funktion verschieben zu können, konnte letztendlich nur in Teilen bestätigt werden. Hierzu scheinen eine Berücksichtigung der Faserausrichtung relativ zur Reibrichtung in den unterschiedlichen Grundkörpergeometrien sowie eine weitere Verfeinerung der Temperatursimulation in Bezug auf die reale Kontaktfläche sowie von Blitztemperaturen erforderlich.
Ein zentrales Ergebnis der Forschungsarbeiten ist neben der umfangreichen Datengenerierung unter statistischen Gesichtspunkten die Aufbereitung der Daten in Form von interaktiven Materialkarten. Hier können unterschiedliche Akzeptanzkriterien hinsichtlich Reibung, Verschleiß, Temperatur und Schmierzustand für verschiedene Prüfkonfigurationen festgelegt und daraus geeignete Lagermaterialen abgeleitet werden. Von den Projektergebnissen profitieren Industrieunternehmen daher ganz besonders, da die ermittelten Belastungsgrenzen, Systemkennwerte und Simulationsergebnisse unmittelbar als Konstruktionshilfe zur Verfügung stehen.
Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 21503 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
