Entwicklung und Qualifizierung von Gleitführungssystemen auf Basis raumtemperaturhärtender nanopartikelverstärkter Epoxidharze

Tribologische Untersuchungen zum Reib-, Verschleiß- und Stick-Slip-Verhalten von Gleitführungssystemen sowie Untersuchungen von Materialkennwerten der neuen Gleitbeläge

Projektlaufzeit:

10/2014 - 12/2016

Projektleitung (Fakultät):

Herr Prof. Dr. Christian Busch (Automobil- und Maschinenbau)

Kontakt:

Herr Prof. Dr. Christian Busch

+49 (375) 536 1030
Christian.Buschfh-zwickaude

Kooperationspartner:

Kun Reaktionsharztechnik GmbH
PMM-Oil GmbH

Fördermittelgeber:

BMWi

Situation

Die moderne Fertigungstechnik stellt hohe Anforderungen an die Fertigungsmaschinen. Diese verfügen über verschiedene Führungssysteme, welche die Positionierung von Werkzeug und Werkstück sicherstellen und Gewichts-, Beschleunigungs- und Bearbeitungskräfte aufnehmen. Um auch bei hohen Kräften und niedrigen Verfahrensgeschwindigkeiten hohe Genauigkeiten zu erreichen, sind Führungselemente mit sehr guten Gleiteigenschaften notwendig.

Aufgabe

Folgende grundsätzliche Entwicklungsziele wurden im Forschungsprojekt verfolgt:

  • Senkung des Haft- und Bewegungsreibwertes des Gleitführungssystems um mindestens 50 %
  • Stick-slip-freie Bewegungsabläufe
  • gleiche oder bessere Verschleißfestigkeit der Gleitbeläge
  • gleiche oder bessere Medienbeständigkeit (Quellwerte)
  • Verbesserung der mechanischen Kennwerte (E-Modul, Druckfestigkeit, Zähigkeit) durch Nutzung von Synergieeffekten zwischen Nano- und Mikrofüllstoffen,
  • Verringerung der Kontaktdeformation, keine Setzungserscheinungen bei hohen Belastungen

Um diese Entwicklungsziele zu erreichen, wurde folgende Herangehensweise gewählt:

  • Auswahl der Nanofüllstoffe entsprechend Ergebnisse von nationalen Forschungseinrichtungen und Auswertungsergebnisse nationaler und internationaler Veröffentlichungen,
  • Basismaterial ist ein Epoxidharz, das besonders wasserresistent ist,
  • Einsatz professioneller Mischtechnik für die Masterbatches-Herstellung
  • Messung und Vergleich von derzeitig kommerziellen Bettbahnölen
  • Auswahl geeigneter Festschmierstoffe
  • Untersuchung von Grundölkombination mit Festschmierstoffen
  • Auswahl geeigneter Flüssigadditiven
  • Additivierung und Bewertung bestehender Bettbahnöle

Ergebnis

Durch die Untersuchungen konnten zwei Lösungsansätze erarbeitet werden: einen Additivlösungsansatz und eine Komplettformulierung. Durch die Modifikation bestehender Bettbahnöle wurden die unterschiedlichen Leistungsspektren sichtbar. Dadurch müsste jedes existierende Bettbahnöl untersucht und genau eingestellt werden um eine bessere Wirksamkeit erzielen zu können. Dies setzt voraus, dass das Bettbahnöl eine unterdurchschnittliche Performance bezüglich Reibwert und Stick-Slip-Verhalten aufweist. Ein weiterer Aspekt ist der Einsatz von neuen Bettbahnölen bei bereits bestehenden und geschmierten Bettbahnen. Hier kann der Reibwert deutlich herab gesenkt bzw. durch bereits vorhandene Additive zusätzlich überlagert werden. Sinnvoll ist es eine eigene Komplettformulierung einzusetzen, da hier die Wirkung der Additive genau bestimmt werden kann.