Herstellung von Mikrostrukturen mittels Schleifen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jan C. Aurich
• Mitantragsteller: Professor Dr. Fabio Jose Pinheiro Sousa
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 223413249

Strukturierte Oberflächen verlängern die Lebensdauer technischer Komponenten. Strukturierte Oberflächen, auch funktionale Oberflächen genannt, erhöhen die Menge an Kühlschmierstoff in Reibelementen und helfen einen Schmierfilm bei geringen Gleitgeschwindigkeiten zu erzeugen. Dies führt zu einer Reduzierung der Reibung bei technischen Komponenten, resultierend in einen geringeren Bauteilverschleiß. Derzeit werden strukturierte Oberflächen hauptsächlich mit Lithographie, Ätzen oder Laserabtragung sowie der Präzisions- und Mikrozerspanung hergestellt. In diesem Kooperationsprojekt sollen strukturierte Oberflächen durch konventionelles Schleifen unter Verwendung von Spezialwerkzeugen mit definierter Oberflächentopographie hergestellt werden, was bisher nur wenig erforscht wurde. Damit soll eine wesentlich schnellere Herstellung strukturierter Oberflächen in einer Vielzahl von Materialien ermöglicht werden. Neben einer definierten Oberflächentopographie der Schleifscheibe muss die Prozesskinematik bekannt sein und kontrolliert werden, um die Herstellung definierter Oberflächenstrukturen zu ermöglichen. Dies wird durch eine mathematische Beschreibung der Prozesskinematik erreicht. In diesem Kooperationsprojekt werden zwei verschiedene Arten von Spezialwerkzeugen bei Anwendung unterschiedlicher Kinematik entwickelt und erforscht. Die brasilianische Forschergruppe verwendet durch Abrichten profilierte Schleifscheiben beim Außenrundschleifen, während die deutsche Forschergruppe die Herstellung strukturierter Oberflächen mit Hilfe von Schleifscheiben mit definiertem Kornsetzmuster beim Flachschleifen untersucht. Durch die Anwendung von Flach- und Außenrundschleifen werden alle für reibende Komponenten relevanten Geometrien erforscht. Basierend auf den hergeleiteten Gleichungen, welche die jeweilige Kinematik beschreiben, wird jede Forschergruppe ein Simulationstool entwickeln. Die benötigten Schleifscheibentopographien für die Herstellung gewünschter Strukturen der brasilianischen Forschergruppe werden mit Hilfe einer Mustergenerierungs- und Abbildungssoftware simuliert, die am brasilianischen Institut erstellt wurde, und innerhalb dieses Projekts weiterentwickelt werden wird. Die deutsche Forschergruppe wird ein Simulationstool entwickeln, welches in der Lage sein wird, benötige Kornsetzmuster der Schleifscheibe in Abhängigkeit gewünschter Strukturen zu bestimmen und umgekehrt.Die von beiden Gruppen hergestellten strukturierten Oberflächen werden optisch vermessen und deren tribologischen Eigenschaften bewertet. Durch den Vergleich der Möglichkeiten und Grenzen der jeweiligen Ansätze werden umfassende Kenntnisse der Potentiale durch Schleifen hergestellter strukturierter Oberflächen untersucht. Durch den intensiven Austausch der ge1wonnenen Erfahrungen werden Erkenntnisse erzielt, die über die von Einzelprojekten hinausgehen, und die binationalen Beziehungen der beiden Forschergruppen gestärkt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Brasilien
• Beteiligte Personen: Professor Dr. João Fernando Gomes Oliveira; Professor Dr. Eraldo J. da Silva