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14.03.2013 | Maschinenelemente | Im Fokus | Onlineartikel

Innovative Schmierung für lange Bauteil-Lebensdauer

Autor:
Dieter Beste

Reibung bedeutet in der Regel Verlust an Material und Energie. Walzlager sind deshalb heute komplexe tribologische Systeme. Neben der klassischen Öl- oder Fettschmierung sind längst die Schmierung mit Feststoffen und reibmindernde Beschichtungen der Oberflächen Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkte.

Die Geschichte des Maschinenbaus kann auch als eine Geschichte der Vermeidung bzw. Verringerung von Reibung gelesen werden. „Es ist die Aufgabe der Tribologie, die ingenieurwissenschaftlichen Voraussetzungen zur Auslegung und Gestaltung reibungs- und verschleißarmer Bauteilpaarungen bereitzustellen“, fassen die beiden Maschinenbauer Professor Herbert Birkhofer und Dr. Timo Kümmerle von der TU Darmstadt im Vorwort ihres gemeinsamen Buches „Feststoffgeschmierte Wälzlager“ zusammen.

Ab Mitte der sechziger Jahre des vorigen Jahrhunderts wird unter anderem in Darmstadt an feststoffgeschmierten Wälzkontakten und Wälzlagern intensiv geforscht. Es geht den Ingenieuren dabei darum, Lagerausrüstung, Schmierstoffeigenschaften, Beschichtungstechnologie sowie die Betriebsbedingungen und die Lagerumgebung zu spezifizieren und in ihren vielfaltigen Wechselwirkungen zu verstehen.

Plasma-Beschichtungen und polymere Festschmierstoffe

In einem Verbundprojekt des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart gelang es kürzlich zum Beispiel, Wälzlager des Forschungspartners Cerobear aus metallischen und keramischen Bauteilen in einem Plasmareaktor mit einer speziellen, nur wenige Nanometer dünnen Schicht so zu versehen, dass sich die tribologischen Eigenschaften der Wälzlager bei einer Schmierung mit Perfluorpolyether (PFPE) deutlich verbesserten. „Durch die Plasma-Oberflächenbeschichtung konnten wir die Reibung um bis zu 50 Prozent reduzieren“, berichtet Dr. Michael Haupt, der das Projekt am Fraunhofer IGB leitet.

Wie lukrativ die Entwicklung von Know-how auf dem Gebiet der Feststoffschmierung ist, zeigt auch eine aktuelle Ausgründung aus dem Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e. V. (IPF). Das dreiköpfige Gründerteam der perfluorence GmbH bietet spezielle Polytetrafluorethylen (PTFE)-Feinpulver an, die auf langjährige Forschungsarbeiten des IPF zu Fluorpolymeren beruhen. Weiterverarbeitet kommen diese PTFE-Produkte unter anderem in Schmierstoffen zur Reibungsminimierung und als Verschleißschutz von Lagern zum Einsatz, die auch unter starken mechanischen Belastungen und hohen Temperaturen nicht versagen dürfen.

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