Mikrostrukturierte Oberflächen Laserstrukturieren senkt Reibung hoch belasteter Serienteile

Mikrostrukturoberflächen mindern Reibung und Verschleiß hoch belasteter Bauteiloberflächen. Durch Laserbehandlung strukturiert minimieren sie gezielt Reibungsmechanismen. Pulslaser mit sehr kurzen Einwirkzeiten bieten dabei Ansätze für die Bauteilserienfertigung. Ein Projekt soll dieses Potenzial erschließen.

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Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Lebensdauer und Leistungsfähigkeit von Motoren, Pumpen und Dichtsystemen hängen stark von ihrer Belastung ab. Durch ständige Reibung verschleißen die Oberflächen der beweglichen Teile im industriellen Einsatz besonders schnell. Selbst Schmiermittel können diesen Prozess nur verzögern, aber nicht aufhalten. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie (IPT), Aachen, arbeitet deshalb jetzt gemeinsam mit sieben weiteren Partnern aus sechs europäischen Ländern an einem Verfahren für die Serienfertigung, das die Reibung der beanspruchten Oberflächen verringern soll.

Hoch beanspruchte Oberflächen serienmäßig strukturieren

Bei diesem Verfahren werden mit dem Laser Mikrostrukturen in die gleitenden Kontaktflächen von Pumpenteilen und Dichtungen eingebracht. So können die beweglichen Teile leichter aufeinander gleiten. Auch Schmiermittel verteilen sich gleichmäßiger. Das verringert nicht nur den Verschleiß der hoch beanspruchten Komponenten, sondern verbessert auch die Leistung und reduziert den Energieverbrauch. Im EU-Projekt „Stokes – selective tribological optimisation of fluid kinetics and efficiency by laser surface structuring” haben sich sechs Unternehmen und zwei Forschungseinrichtungen zusammengeschlossen, um das Laserstrahlstrukturieren für die Serienfertigung dreidimensional geformter Oberflächen nutzbar zu machen.

Die Federführung hat das Fraunhofer-IPT. Als deutsche industrielle Partner wurden aus dem Aachener Raum der Laserhersteller Edge Wave GmbH, Würselen, und der Dürener Spezialist für Oberflächentehnik, Helltec GmbH, gewonnen. Weitere europäische Unternehmenspartner im Stokes-Projekt sind der rumänische Pumpen- und Hydraulikaggregathersteller Hesper SA, Bukarest, der spanische Dichtungshersteller Juntas Besma SA, Zaratamo, der irische Dienstleister Laser Age (Lasermaterialbearbeitung), Douglas, und der estnische Spezialpumpenhersteller SNC Promex AS, Harjumaa. Als weitere Forschungseinrichtung nimmt das spanische Prüflabor Centro Tecnológico Tekniker (Tribologie), Eibar, am Projekt teil.

Sechs Forschungspartner erproben Laserstrukturieren von Produkten

Gemeinsam erproben die sechs Partner das Laserstrahlstrukturieren von Produkten. Sie verbessern die Oberflächeneigenschaften hoch beanspruchter Baugruppen. Das spanische Prüfinstitut entwickelt dafür eine Simulationsumgebung, mit der sich das Verhalten unterschiedlich strukturierter Bauteiloberflächen vorhersagen lässt. Weitere Projektergebnisse sollen aus der Erstellung konkreter Auslegungsregeln für mikrostrukturierte Oberflächen in Hydraulikanwendungen resultieren.

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