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Stokes erprobt tribologisch wirksame Laserstrukturen auf Hydraulikkomponenten

Im Projekt "Stokes - Selective tribological optimisation of fluid kinetics and efficiency by laser surface structuring" haben sich sechs Unternehmen und zwei Forschungseinrichtungen unter Federführung des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie (IPT) zusammengeschlossen, um das Laserstrahlstrukturieren für die Serienfertigung dreidimensional geformter Oberflächen nutzbar zu machen. Ziel ist es, die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit von Motoren, Pumpen und Dichtsystemen zu erhöhen.

Dazu werden mittels Laser Mikrostrukturen in die gleitenden Kontaktflächen von Pumpen und Dichtungen eingebracht, so dass nach Angaben der Forscher die beweglichen Teile leichter aufeinander gleiten und sich das Schmiermittel gleichmäßiger verteilt. Damit könnte neben der Lebensdauer auch die Leistung erhöht beziehungsweise der Energieverbrauch verringert werden.

Als deutschsprachige Partner aus der Region Aachen konnte das Fraunhofer IPT den Dürener Oberflächenspezialisten Helltec sowie die EdgeWave GmbH aus Würselen, Anbieter der eingesetzten High-End-Laserstrahlquellen, mit ins Boot holen. Das spanische Centro Tecnológico Tekniker, als Forschungseinrichtung unter anderem spezialisiert auf tribologische Tests, entwickelt eine Simulationsumgebung, mit der sich das Verhalten unterschiedlich strukturierter Bauteile vorhersagen lässt. Als weiteres Ergebnis des Projekts sollen konkrete Auslegungsregeln für mikrostrukturierte Oberflächen in Hydraulikanwendungen formuliert werden.

Zur Fertigung der Mikrostrukturen stehen am Fraunhofer IPT zwei Fertigungsanlagen mit 3D-Kurzpuls- und Ultrakurzpulslasern bereit. Beide Anlagen basieren auf 5-Achs-Bearbeitungsmaschinen und wurden in enger Zusammenarbeit mit den jeweiligen Maschinenherstellern, der Kern AG und der Agie Charmilles GmbH, umgerüstet. Die Laserquellen und die optischen Komponenten zur Strahlformung- und -führung integrierte das Fraunhofer IPT vor Ort in die Maschinen. Für die 3D-Bearbeitung entwickelte das Fraunhofer IPT eine eigene CAD/CAM-Umgebung. Die Software ermittelt die Bahn des Laserstrahls in der Bearbeitungsmaschine aus vorher berechneten Geometriedaten und übernimmt die Steuerung.

Die neue Technologie ist nicht nur für Hersteller von Pumpen, Motoren und Dichtungen interessant, sondern könnte unter anderem auch wichtig für die Automobilindustrie, den Formenbau, die Pharma- und Petrochemie oder die Energieerzeugung sein. Metadaten anzeigen: Autor verbergen | Schlagworte