Getriebeschaden – defekte Lager – kaputte Zahnräder – Übeltäter äußerste Randschicht?

Maschinenelemente wie Getriebe, Zahnräder und Lager sind extremen Bedingungen ausgesetzt – Hitze, Kälte, Reibung, Verschmutzung, Korrosion, ungenügende oder schlechte Schmierung setzen ihnen zu. Die Folge: Die Oberflächen werden rau, die Maschinen laufen nicht mehr rund. Im Laufe der Zeit können sich die Schäden immer mehr ausbreiten und die Maschinen fallen im schlimmsten Fall ganz aus. Gerade in Produktionsbetrieben entsteht dadurch großer wirtschaftlicher Schaden.

Eine Gruppe des NMI in Reutlingen fühlt in einem BMBF-geförderten Projekt den Defekten auf den Zahn. Die Ergebnisse sollen dabei helfen, Abnutzungsschäden künftig zu vermindern oder sogar ganz zu vermeiden.

Untersucht werden die äußersten Nanometer der Oberflächen betroffener Maschinenteile. Nano stammt aus dem Griechischen und bedeutet der Zwerg – und es sind wirklich zwergenhafte Dimensionen, die die Forscher bearbeiten. Ein Nanometer ist ein Millionstel Millimeter!

Bisher konnten diese Randschichten der Oberflächen nur in anspruchsvollen und aufwändigen Herstellungsprozessen verändert werden, die jedoch für „normale“ Maschinenteile zu teuer waren.

Dr. Peter Beckmann leitet das Projekt am NMI in Reutlingen und wird in den kommenden zwei Jahren ein besseres und einfacheres Verfahren entwickeln, um die Randschichten von Maschinenteilen zu optimieren. Die obersten Nanometer der Oberflächen werden dazu modifiziert und funktionalisiert. Zielgenau soll das Werkstoffverhalten wie zum Beispiel die Benetzung verändert oder der Einsatz von sogenannten „low-level“ Schmierstoffen ermöglicht werden.

Auch die Prüfung der neuen Oberflächen wird am NMI durchgeführt. In so genannten Prüfstandsversuchen werden die neu entwickelten Oberflächen unter realistischen Bedingungen in Langzeitversuchen auf Herz und Nieren getestet.

Die neuen Verfahren und Prozesse sollen danach eine breite Anwendung finden.
Die Vorteile liegen auf der Hand: Die „neuen Oberflächen“ sorgen für eine längere Haltbarkeit und einen geringeren Verschleiß der Bauteile. Schadensfälle werden reduziert und die Standzeiten der Maschinen verlängern sich, was sich positiv auf die Kosten auswirkt.