Projektbeschreibung DFG 62-1 StreamFinishing :
Fertigung optimierter technischer Oberflächen durch eine Verfahrenskombination aus Stream Finishing und Laserablation

Ausgangslage:
Steigender Innovationsbedarf, sowie die Notwendigkeit bei steigender Leistungsfähigkeit der Bauteile zeit- und kosteneffiziente Prozesse zu etablieren, erfordern das Suchen nach neuen Fertigungsstrategien in Form von Prozessen und Prozessketten. In diesem Kontext spielt die mechanische Oberflächenbehandlung am Ende der Prozesskette eine entscheidende Rolle. Besonders die effiziente Kombination aus Randschicht-optimierenden und Oberflächen funktionalisierenden Prozessen stellt ein innovationsbehaftetes Forschungs- und Endwendungsnahes Feld in der Produktionstechnik dar.

Ziel:
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Auslegung einer effizienten Prozessstrategie für die Verfahrenskombination aus Laserablation und Stream Finishing zur Fertigung optimierter technischer Oberflächen bezüglich der Bauteillebensdauer am Beispiel eines hydrodynamisch geschmierten Gleitlagers. Bei der Kombination der Verfahren sind deren Wechselwirkungen miteinander und die daraus resultierenden Bauteilzustände in der Randschicht von elementarer Bedeutung. Das Potentzial der Lebensdauersteigerung eines Gleitlagers durch den Einsatz von Mikrostrukturen und Randschichteinflüssen soll im Rahmen des geplanten Vorhabens verifiziert und das Mechanismenverständnis für die Verfahrenskombination erarbeitet werden. Für die Untersuchungen sind neben der Oberflächentopografie, den Eigenspannungs- und Verfestigungstiefenverläufe in der Randschicht auch die tribologischen Eigenschaften des Gleitlagers von Interesse.

Vorgehen:
Zunächst werden in Analogieversuchen an einfachen Geometrien die Prozessstrategien für das Stream Finishing und die Laserablation ermittelt. Hierbei ist die Kenntnis über die Einflüsse der einzelnen Verfahren auf die Randschicht und Oberflächeneigenschaften im Fokus der Untersuchungen. Aus dem generieten Wissen über das tribologische Verhalten sowie Eigenspannungsverläufe der Randschicht wird eine Bearbeitungsstrategie für die Gleitlagerwelle erarbeitet. Die Vorteile der Bearbeitungsstrategie werden an einem Gleitlagerwellenprüfstand anhand einer ideal bearbeiteten Demonstrator-Welle validiert. Ziel hierbei ist nicht nur die optimale Bearbeitungsreihenfolge sondern auch der Übertrag der Prozesskette auf komplexere Geometrien.