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News  – Nachrichten aus der Energieforschung

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Dieser Abgasturbolader mit Luftlagerung wurde innerhalb des Forschungsprojekts PEGASUS II entwickelt. Dieser rund 30 Zentimeter lange Prototyp erreicht fast das Wirkungsgradniveau moderner Hocheffizienzturbolader.
© Bosch Mahle Turbo Systems
Harte Beschichtung, Mikrostrukturen und Schmierstoffe
06.04.2017

In einer Hartstoffbeschichtungsanlage werden Komponenten mit tetraedrischen, amorphen Kohlenstoff-Schichten veredelt. Links im Bild ist das vom Fraunhofer IWS entwickelte Laser-Arc-Modul zu sehen.
© VTD Vakuumtechnik Dresden

Beschichtete Schlepphebel ermöglichen einen reibungsärmeren Ventilantrieb im Motor.
© Schaeffler Technologies

Mehr Energie für Bewegung, weniger für Reibung

Autos werden sparsamer, Antriebe effizienter und ihre Komponenten verschleißen weniger. Möglich machen das neu entwickelte Beschichtungen, Mikrostrukturen und Schmierstoffe, die die Reibung in Motoren und Getrieben stark reduzieren. Wie viel Energie und Kosten dadurch eingespart werden können, stellten die Projektverantwortlichen bei der PEGASUS-II-Abschlussveranstaltung Mitte März 2017 vor.

Bei der Abschlussveranstaltung des Projekts PEGASUS II – Progressiver Energieeffizienz-Gewinn in Antriebssystemen durch Schichtwerkstoffe und Schmierstoffe – stellten die Forscher der beteiligten 12 Institute und Unternehmen den rund 120 Fachteilnehmern ihre Ergebnisse vor. Schwerpunkt des Projekts war es, die Reibung im Fahrzeug zu reduzieren. In dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Verbundprojekt erarbeiteten die Forscher neue Erkenntnisse zu den Grundlagen der Tribologie – auch Reibungslehre genannt. Gemeinsam entwickelten sie ultraharte Beschichtungen und dazu passende Schmierstoffe, um sich den theoretisch vorhergesagten Effekt der Supraschmierung zunutze zu machen. Daneben erforschten sie mikrostrukturierte, tribologisch wirksame Oberflächen und untersuchten, wie sie damit Komponenten von Verbrennungsmotoren, hydraulischen Antriebs- und Arbeitsmaschinen, Kraftübertragungseinheiten sowie Dichtungen und Lager verbessern können. Die Forschungsergebnisse wurden erfolgreich in die Praxis übertragen. Mit einem neuen großserientauglichen Verfahren werden Antriebs-Komponenten, wie Zahnräder, Lager und Lagerdichtungen, Zylinderlaufbahnen, Kolbenringe, Kipphebel oder Tassenstößel beschichtet und bereits in Serie produziert. Der kombinierte Einsatz von Leichtlauf-Schmierstoffen, superharter Beschichtungen und Oberflächenstrukturen macht Motoren und Antriebe sparsamer, die CO2-Bilanz von Fahrzeugen verbessert sich.
Die Forscher erwarten, dass sich durch konsequente weitere Forschung und Entwicklung im Bereich Tribologie der Energieverbrauch und die Emissionen deutlich senken lassen. Laut der Holmberg-Studie liegt das in der Zeit von 2017 bis 2022 erreichbare Einsparpotenzial bei Automobilen durch Reibungsreduzierung bei bis zu 18 Prozent. Zwischen 2027 bis 2037 ließe sich demnach sogar eine Verbrauchsreduzierung um bis zu 61 Prozent erreichen.

Neue Beschichtungen, Mikrostrukturen und Schmierstoffe senken Verbrauch und Verschleiß

Die Forscher veredelten die Oberfläche von tribologisch stark beanspruchten Automobil- und Hydraulikkomponenten mit superharten Schichten aus sogenanntem tetraedrischem, amorphem Kohlenstoff (ta-C) und testeten diese in Verbindung mit ausgewählten Schmiermitteln. Das Fraunhofer IWS entwickelte das Laser-Arc-Verfahren zur Herstellung dieser Schichten zur Industriereife. Die Firma VTD Vakuumtechnik Dresden stellt diese Hartstoffbeschichtungsanlage her. Die ta-C-Schichten sind deutlich härter als die bisher in der Industrie eingesetzten konventionellen Diamond-Like-Carbon- (DLC) Schichten und besitzen wesentlich bessere Reibeigenschaften.

Die Gesellschaft für Tribologie (als technisch-wissenschaftlicher Fachverein) schätzt, dass den Volkswirtschaften der Industrieländer aufgrund von Reibung und Verschleiß jährliche Verluste von zwei bis sieben Prozent des Bruttosozialprodukts entstehen. Das verdeutlicht, dass durch Verbesserungen im Bereich Tribologie Energie und Material eingespart werden können und Kosten für Produktion und Instandhaltung von Maschinen und Bauteilen sinken, ebenso produktions- und betriebsbedingter Ressourcenverbrauch.

(gh)

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Adressen

Projektleitung
BMW AG

EnEff:Industrie
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Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.