»SUPRASLIDE« – Das Baukastensystem für supraschmierende Werkstoffe und nachhaltige Schmierstoffe

08.04.2022

© Fraunhofer IWM
Abb. 1: Ergebnis der Reibungstests mit Kugel-3-Platten-Geometrie bei Rotation.

Dr. Tobias Amann, Leonhard Böck M.Sc., Dr. Andreas Kailer

Reibung und Verschleiß in tribologischen Kontakten verursachen knapp ein Viertel des weltweiten Primärenergiebedarfs [1]. Tribologische Optimierung stellt daher ein enormes Potential zur Reduktion von Treibhausgasemissionen und zur Absenkung von Kosten dar. In diesem Kontext ist der Supraschmierzustand, bei welchem die Reibung aufgrund spezieller Schmiermechanismen annähernd vollständig verschwindet (Reibungszahl 𝜇 ⩽ 0,01), von besonderem Interesse. Bisher konnte stabile und dauerhafte Supraschmierung hauptsächlich in Modellsystemen nachgewiesen werden. In eigenen Arbeiten wurde mit mesogenen Flüssigkeiten Superschmierfähigkeit in Modellreibversuchen erzielt [2]. Die Übertragung der Supraschmierung auf technische Systeme ist noch nicht im großen Maßstab realisiert worden und Bestandteil aktueller Forschung.

Das Ziel des Prepare-Projekts »SUPRASLIDE« ist daher die Entwicklung von supraschmierenden Gleitlagern für technische Anwendungen. Forschende aus den vier Fraunhofer-Instituten IWM, IPA, IWS und IKTS wollen einen Baukasten aus verschiedenen supraschmierenden Systemen wie Keramik, Diamant, Graphen oder Kohlenstoffschichten in Kombination mit nachhaltigen Schmierstoffen etablieren.

Im ersten Jahr des Projekts wurden verschiedene Modellschmierstoffe, keramische Werkstoffe (IKTS) und DLC-Schichten (IWM und IWS) in einem Kugel-3-Platten Modellreibversuch tribologisch untersucht (s. Abb. 1). Nach einem Einlaufversuch wurden Geschwindigkeitsrampen durchgeführt, um die Reibung unter verschiedenen Schmierungsregimen zu analysieren. Im Vergleich zu einem Referenzsystem kann durch geeignete Wahl der Kombination von Reibpartnern und Zwischenmedium der Reibwert stark gesenkt, und Supraschmierung erreicht werden (s. Abb. 1).

 

Danksagung: Diese Arbeit wurde von Fraunhofer finanziert (PREPARE-Projekt »SupraSlide«).

[1] Holmberg, K. et al., Tribol. Int., 135, 2019, 389
[2] Amann, T. et al., ACS Omega, 2, 2017, 8330

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