Schmierstoffentwicklung am Computer

12.4.2016

Mit Hilfe eines mathematischen Modells, mit welchem die Viskosität des Schmierstoffs und die Oberflächeneigenschaften der Metalle variiert wurden, konnte das tribologische Verhalten in nanometerbreiten Schmierspalten analysiert werden. In der Simulation zeigte sich, dass am Übergang der Oberflächen – also der Grenze zwischen Öl-anziehend und Öl-abstoßend – Kavitation entsteht.

Weiterhin konnte belegt werden, dass auch chemisch wechselnde Oberflächen zu Kavitation führen können. Es stellt sich die Frage, ob Kavitation in Situationen, wo ein Schmierstoff zwischen zwei Oberflächen strömt, die Norm ist und nicht die Ausnahme. Üblicherweise sind Oberflächen, wie sie in Motoren vorkommen, nie homogen – also nur Öl-anziehend oder Öl-abstoßend. Der berechnete Effekt könnte daher überall in geschmierten Systemen entstehen, wo wechselnde Oberflächeneigenschaften aneinandergrenzen.

Kavitation wurde bisher ausschließlich als geometrischer Effekt betrachtet, der durch Scherkräfte, Fließgeschwindigkeit und Druckunterschiede entsteht. Dass Kavitation auch an Übergängen von wechselnden Oberflächeneigenschaften entstehen kann, ist komplett neu. Durch ein gezieltes Einstellen der Oberflächenchemie könnte man die Wechselwirkung zwischen Oberfläche und Schmierstoff erheblich verbessern. In den Modellsimulationen konnte man eine Verbesserung der Oberflächentrennung um 10 Prozent beobachten.

Weitere Informationen finden Sie in: ScienceAdvances