Forschung
Projektübersicht

Forschungsprojekte des Institutes für Maschinenkonstruktion und Tribologie

Wälzlager

  • SFB 1153 - C3 - Wälzfestigkeit
    Die lokalen Randzoneneigenschaften hybrider Werkstoffbereiche werden durch den Fertigungsprozess definiert. Diese Eigenschaften bestimmen gleichzeitig das Betriebs- und Einsatzverhalten der späteren Tailored Forming-Bauteile, welches im Teilprojekt C3 mittels numerischer und experimenteller Analysen erforscht wird. Es wurde ein modulares Lebensdauermodell für hybride Werkstoffbereiche entwickelt, welches mit Komponentenversuchen unter überlagerter Wälz-, Torsions- und Umlaufbiegebeanspruchung validiert wird.
    Leitung: Timm Coors, M.Sc.
    Jahr: 2015
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
  • FVA 863 I - Stromdurchgang am Wälzlager
    In modernen Antriebssystemen werden in steigender Zahl Elektromotoren mit Frequenzumrichter eingesetzt. Durch die hohen Schaltgeschwindigkeiten entstehen elektrische Ströme im anliegenden Antriebsstrang, welche zu einer Schädigung der beteiligten Maschinenelemente führen können. Bei Wälzlagern treten als strombedingte Schäden vor allem Grey Frosting und Riffeln auf. Ebenso kann das eingesetzte Schmiermedium in seiner Wirkung beeinträchtigt werden.
    Jahr: 2018
    Förderung: AiF Arbeits­gemeinschaft industrieller Forschungs­vereinigungen „Otto von Guericke“ e.V.
  • SFB 1153 - T1 – Hybrides Großwälzer
    Das Transferprojekt T1 wird die im SFB 1153 realisierte Prozesskette zur Herstellung von belastungsangepassten hybriden Massivbauteilen skalieren, um die Übertragbarkeit der Forschungsergebnisse auf Bauteile mit großen geometrischen Abmessungen sicherzustellen. Zusammen mit industriellen Partnern werden so die material- und verfahrenstechnischen Vorteile dieser Technologie weiterentwickelt, um Leistungsdichte und Ressourceneinsatz von großen Bauteilen unter Wälzbelastung zu verbessern und Tailored Forming zielgerichtet in die industrielle Anwendung zu überführen.
    Leitung: Felix Saure, M.Sc.
    Jahr: 2019
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Rheologie/EHL

  • Tribologische Fluidmodelle für Nebenantriebsaggregate in Hybrid- und Elektrofahrzeugen
    Die Potenzialabschätzung und Auslegung von Pumpen in Antriebssträngen erfolgt im Fokus der Energieeffizienz sowie tribologischer Zuverlässigkeit. Der Einsatz der Pumpen in Antriebssträngen von Hybrid- und Elektrofahrzeugen sowie veränderte Fahrstrategien führen zu bisher nicht untersuchten tribologischen Beanspruchungen in den Pumpenaggregaten. Im Zuge Zur Einhaltung verschärfter CO2-Grenzwerte leisten reibungsoptimiert ausgelegte Pumpen einen wesentlichen Beitrag. Das tribologische Verhalten dieser Pumpen wird in hohem Maße durch das eingesetzte Fluid beeinflusst. Forschungsziel ein validiertes Fluidmodell für hochbelastete Tribokontakte auf der Basis eines besseren Verständnisses der mikroskopischen Wechselwirkungen und Strukturen im Schmierstoff auf makroskopische Fließvorgänge im Schmierspalt unter Einbeziehung des Fließverhaltens im nicht-Newtonschen Bereich und unter glasartigen Fluidzuständen. Der Schwerpunkt des ITR ist die Entwicklung von Methoden zur Beschaffung der wichtigsten Modellparameter. Zur Validierung des Modells werden Untersuchungen am Zweischeiben-Prüfstand des IMKT mit dem Berechnungsprogramm des IMK abgeglichen. Die experimentelle Technik am IMKT wird so weiterentwickelt, dass die erforderlichen Belastungen des Fluids definiert eingestellt werden können. Im Fokus des Projekts die Bestimmung von Parametern zur Beschreibung des Fließverhaltens von Fluiden aus rheologischen Messungen unter Anwendung thermodynamischer Methoden. Die Parameter werden einschließlich ihrer Druck- und Temperaturabhängigkeit für Berechnungsprogramme zur Verfügung gestellt. Durch eine Validierung des Modells am Zweischeibenprüfstand über den Vergleich von gemessenen und berechneten Kraftschlusskurven nachgewiesen, dass das Fluidmodell für den Anwender allgemein in Berechnungsprogrammen einsetzbar ist. Das Projekt kann zum Verständnis des Fluidverhaltens beitragen und dadurch Impulse bei der Entwicklung innovativer Schmier- und Betriebsstoffe geben.
    Jahr: 2017
    Förderung: Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V. - FVV
  • Tribologische Fluidmodelle für Antriebsstrangkomponenten
    Um eine weitere Erhöhung der Energieeffizienz zu erreichen, spielt die Erhöhung des mechanischen Wirkungsgrads durch Reibungsreduzierung in fluidgeschmierten Kontakten eine wesentliche Rolle. Ein maßgeblicher Baustein bei der Reibungsreduzierung ist das im Reibkontakt eingesetzte Fluid. Die Kenntnis der Wirkmechanismen der Fluidreibung unter tribologischer Beanspruchung ermöglicht eine direkte Einbindung in den Gestaltungs- und Konstruktionsprozess für die Antriebsstrangkomponenten, insbesondere in numerische Simulationsprogramme, die aufgrund des Fortschritts der Rechentechnik stark zunehmende Verbreitung finden. Derzeit existieren jedoch nur Ansätze, das Fluidverhalten unter realen Kontaktbedingungen im Labor zu untersuchen. Das Vorgängervorhaben lieferte einen wesentlichen Beitrag, das Verhalten besser zu verstehen und das Reibverhalten berechenbar zu machen. Das beantragte Vorhaben will auf diesen Erkenntnissen aufbauen und das rheologische Fluidverhalten bei instationärer Belastung erforschen, validieren und in Form von Fluidmodellen der numerischen Simulation im Produktentstehungsprozess zur Verfügung stellen, indem das Verhalten in weiterzuentwickelnden Laborrheometern untersucht, in praxisnahen Versuchen gemessen und mit Simulationswerkzeugen berechnet wird. Der Nutzen besteht insbesondere für KMU darin, dass ein besseres Verständnis für die Reibungsmechanismen in geschmierten Kontakten vorliegt. Zudem kann anhand eines im Rahmen des Vorhabens weiterentwickelten Workflows nachvollzogen werden, welche Schritte zur Datengewinnung und Implementierung der Fluidmodelle in Simulationssoftware, die im eigenen Hause zur Verfügung steht, erforderlich ist und somit die Erkenntnisse aus dem Vorhaben einfach nutzen zu können. Die Erforschung der hierzu erforderlichen Grundlagen ist für KMU aufgrund des Personal-, Kosten- und Zeitaufwands nicht leistbar.
    Jahr: 2017
    Förderung: Tribologische Fluidmodelle für Antriebsstrangkomponenten
  • DGMK-Projekt Schmier­stoffe: Vorhersage der Eignung von Wälzlagerfetten in der Robotertechnik
    Die Reibung und damit auch die Betriebstemperatur fettgeschmierter Lager können heute nur mit teilempirischen Ansätzen berechnet werden. Gründe hierfür sind einerseits die Starvation im Wälzkontakt bei hohen Drehzahlen und andererseits die Verluste in der Fettstruktur außerhalb der eigentlichen Wälzkontakte insbesondere bei niedrigen Drehzahlen und Anfahr-/Reversiervorgängen. Zur Beschreibung dieser Einflüsse auf das Reibmoment fehlen noch physikalisch begründete Modelle. Das Ziel der Forschungsarbeiten ist es, die Vorgänge außerhalb der Wälzkontakte zu untersuchen, zu modellieren und berechenbar zu machen, die bei Fettschmierung zu erhöhten Verlusten führen und die Schmierfette damit für Anwendungen mit häufigen Start- und Reversiervorgängen disqualifizieren können. Somit soll langfristig eine Aussage über die Eignung und Performance der Schmierfette in der Anwendung Robotertechnik (häufige Anfahr- und Reversiervorgänge) ermöglicht werden. Die entsprechenden Modelle sollen in mehreren Stufen experimentell verifiziert werden.
    Leitung: Muyuan Liu, M.Eng.
    Jahr: 2018
    Förderung: DGMK Deutsche Wissenschaftliche Gesellschaft für Erdöl, Erdgas und Kohle e.V.

Mikro- Tribologie

  • DFG-SPP2074: Trockenschmierung von Wälzkontakten durch selbstregenerative Molybdänoxidschichtsysteme
    Aufgrund des weltweiten ökonomischen und ökologischen Wandels wird zunehmend die Verwendung innovativer umwelt- und ressourcenschonender Technologien gefordert. Die aktuelle Verknappung von wertvollen Energie- und Rohstoffressourcen, wie z.B. fossilen Brennstoffen und seltenen Legierungselementen, u. a. durch aufstrebende Industrienationen wie China und Indien, erfordert eine optimale und nachhaltige Nutzung dieser Ressourcen. Dies kann durch eine Kombination von Gestaltungs- und Produktionsprozessen technischer Güter und Produkte des Maschinenbaus erzielt werden. In diesem Forschungsvorhaben soll eine Ressourcenschonung an wälzbeanspruchten Konstruktionselementen einerseits durch den Verzicht auf eine fluidbasierende Schmierung, eine Verlängerung der Lebensdauer, die Vermeidung von Frühausfällen und geringere Reibungsverlust erreicht werden.
    Jahr: 2019
    Förderung: DFG

Fahrzeugantrieb