Aktuelle Projekte am IKD

Reibung und Verschleiß verursachen jährlich hohe volkswirtschaftliche Schäden, auch in Anwendungen mit Kunststoffen, in denen eine Schmierung durch Medien oder Additive im Kunststoff nicht möglich ist. Eine gezielte Strukturierung der Kunststoffoberflächen soll hierbei eine Verbesserung der Kratz- und Verschleißwerte sowie der Reibwerte hervorrufen. Die prinzipielle Wirkweise von Mikrostrukturen in Bauteiloberflächen ist dabei noch nicht ausreichend erforscht, weshalb Dimensionierungsgrundlagen fehlen. Zusätzlich ist die Herstellung der Mikrostrukturen stark werkstoffabhängig. 

In diesem Projekt soll daher der Einfluss von Oberflächenstrukturen auf Reibung und Verschleiß bzw. Kratzen untersucht werden, wodurch am Ende des Projekts ein Werkzeug zur gezielten Dimensionierung von Oberflächenstrukturen entwickelt werden soll. Mit Hilfe dieses Wergzeugs sollen ungeschmierte tribologische Systeme verbessert und somit wertvolle Ressourcen eingespart werden.

Hierfür soll eine Musterstruktur entwickelt werden, für die eine analystisch und FEM-basierte Modellierung erfolgen soll. Das so erstellte Modell soll durch Kratzexperimente validiert werden. Zusätzlich sollen die mechanischen Parameter und Oberflächeneigenschaften der Musterstruktur ermittelt und mittels Parameterstudien überprüft werden.

Mit Hilfe der gesammelten Daten soll eine Anwendersoftware erstellt werden, mit der das Verhalten von Mikrostrukturen sowohl bei Einzel- als auch bei Mehrfachkontakt unter spezifischen Belastungs- und Umgebungsbedingungen simuliert werden kann.

In der Industrie spielt Zeit eine wichtige Rolle, bei jedem Verfahren sollen die Zykluszeiten minimiert und Energie eingespart werden. Um dies zu erreichen müssen die verschiedenen Fertigungsschritte analysiert und optimiert werden. Deshalb soll zur Nachbehandlung und Weiterverarbeitung von PMMA-Platten ein Verfahren entwickelt werden, dass durch die Verwendung von Hochfrequenztechnik die Zykluszeit minimiert und die hohen Energiekosten senkt. Aktuell werden Platten in einem Umluftofen getempert, was je nach Plattendicke mehrere Stunden dauern kann. Bei der Weiterverarbeitung werden die Platten aktuell mit einem lösemittelhaltigen Klebstoff miteinander verklebt.
Projektziel ist es eine Temper-Einheit und eine Verschweiß-/Klebeeinheit zu entwickeln, in denen thermoplastische Platten dielektrisch erwärmt werden. Die PMMA-Platten sollen in einem HF-Durchlaufofen erwärmt werden und somit zu einem besseren Abbau der Eigenspannungen und zur Planlage beitragen. Parallel zum Tempern soll eine Anlage entwickelt werden, die PMMA-Platten an den vordefinierten Randflächen anschmilzt, um ein Verschmelzen/Verkleben mit weiteren PMMA-Platten zu gewährleisten. Dies soll das Verkleben durch lösemittelhaltige Klebemittel ersetzen um einen besseren Arbeitsschutz, geringere Ausschussrate sowie höhere Verarbeitungsqualität des Endprodukts zu gewährleisten.