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Reibungsmindernde Oberflächen für sparsame Antriebe

Spezielle Beschichtung zur Reduktion von Reibung

Die Beschichtung sorgt im Motorzylinder für weniger Reibung zwischen dem beschichteten Kolbenbolzen und der Pleuelbuchse.
Grafik: Frauenhofer IWS

 

Wo Reibung entsteht, wird Energie verbraucht. Das ist besonders in der Industrie von Bedeutung, denn steigende Stromkosten machen allen Betreibern Sorgen. Motoren, die Pumpen antreiben, machen dabei einen großen Teil der aufgewendeten Energie aus. Ein Ansatz, um den Verbrauch zu senken, ist die Reduzierung von Reibung durch Oberflächentechnik. Im Verbundvorhaben „Prometheus“ haben Forscher des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (Fraunhofer IWS) gemeinsam mit Vertretern der Industrie Verfahren mit genau diesem Ziel entwickelt.

„Diamantartig“ werden die Beschichtungen und Oberflächen vom Institut beschrieben, die zunächst einmal vor allem Motoren in Autos, LKWs und Bussen zu geringerem Verbrauch verhelfen sollen. Ziel ist es dabei, die Oberfläche und den Schmierstoff bestmöglich aufeinander abzustimmen, um die Reibung zu reduzieren. „Gegenwärtig gibt es bereits superharte, diamantartige Kohlenstoffbeschichtungen“, erklärt Dr. Volker Weihnacht, der das Forschungsprojekt im Fraunhofer IWS leitet. „Diese haben wir weiter optimiert und dazu unter anderem dem mittels Plasmaverfahren verdampften Grafit verschiedene Elemente beigemischt.“

Wichtig sei bei der Entwicklung vor allem das Zusammenspiel der Komponenten. Die im IWS erzeugten Kohlenstoffschichten mit dem Markennamen Diamor besitzen nach Institutsangaben das höchste Potenzial zur Reibungs- und Verschleißreduzierung. Sie bestehen aus bis zu 70 Prozent Diamantbindungsanteilen und werden mit dem speziell für diese Schichten entwickelten Laser-Arc-Verfahren erzeugt.

Die Forscher arbeiten mit Herstellern von Motoren und Komponenten, mit Werkstoff- und Schmierstoffexperten zusammen. Zwölf Partner sind am Forschungsprojekt Prometheus beteiligt, das im Januar 2019 gestartet ist. Die Ergebnisse sollen in die Serienreife überführt werden. Entscheidend für die Industrie: Die Lösungen sollen auch für Gleitlager eingesetzt werden können, wie sie bei Pumpen verwendet werden. So kann deren Verbrauch vielleicht in absehbarer Zeit wesentlich reduziert werden.

 

 

Beschichtete Kolbenring zur Reibungsreduktion

Beschichtete Kolbenringe dichten den Brennraum gegen das Kurbelgehäuse ab und erzeugen beim Gleiten gegen die Zylinderwand weniger Reibung.
Image: Frauenhofer IWS

 

 

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