Der Aufbau reibungsarmer Oberflächen für Hydrauliksysteme
Neben der Gestaltung der Mikrogeometrien, sind neue Fertigungsstrategien und Lasersysteme erforderlich, um die Reibung und den Verschleiß bei Hydrauliksystemen zu minimieren. Wissenschaftler mit umfangreichem Know-how in der Lasertechnologie, Oberflächenvorbereitung und Fertigung von Hydraulikkomponenten taten sich zusammen, um den Stand der Technik voranzutreiben. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts "Selective tribological optimisation of fluid kinetics and efficiency by laser surface structuring" (STOKES) entwickelten sie ein laserbasiertes Verfahren zur Mikrostrukturierung von Freiformflächen. Der Schwerpunkt ihrer Forschungsarbeiten richtete sich auf die Verbesserung der tribologischen Leistungen von Polymerdichtungen in Hydraulikpumpen. Die Wissenschaftler von STOKES entschieden sich für die ultrakurzgepulste Laserablation als am besten geeignete Technik zur Oberflächenstrukturierung. Auf einer modifizierten Fräsmaschine wurden ein Pikosekundenlaser und ein Strahlführungssystem installiert. Zur Steuerung der Verteilung und Ausrichtung der Oberflächenstrukturen entwickelten die Wissenschaftler eine spezielle CAD/CAM-Software. Eine Reihe von Untersuchungen wurden durchgeführt, um Verfahrensgrenzen und optimale Fertigungsstrategien für eine Vielzahl von Mikrostrukturgeometrien zu ermitteln. Die tribologische Leistungsfähigkeit der laserstrukturierten Oberflächen wurde mit Tests an Proben im Labormaßstab und an realen Bauteilen ausgewertet. Zu diesem Zweck wurde ein Prüfstand eingerichtet, der die tatsächlichen Arbeitsbedingungen der einzelnen Komponenten nachbildet. Das ultimative Ziel des Projekts STOKES bestand darin, die laserbasierte Oberflächenmikrostrukturierung während der Formgebung von Polymerdichtungen und Metallpumpenkomponenten umzusetzen. Mit diesem Ansatz könnte man die Oberflächenstruktur von Pressformen mit Lasern behandeln, und so eine Möglichkeit erhalten, die Laborergebnisse auf die Produktion zu übertragen. Dadurch würde sich die Leistungsfähigkeit und die Lebensdauer von Hydraulikpumpen deutlich erhöhen, was wiederum die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen kleinen und mittleren Unternehmen in diesem Sektor positiv beeinflussen würde.
Schlüsselbegriffe
Reibung, tribologisch, Lasertechnik, Hydraulikanlagen, Fluid Kinetics, Oberflächenstrukturierung, gepulste Laserablation
