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Optimale Lösungen für den Verschleißschutz von Werkzeugen und Bauteilen, die außergewöhnlichen Belastungen ausgesetzt sind, suchen Forschergruppen an bayerischen Universitäten und Forschungsinstituten gemeinsam mit Partnern aus der Industrie im neuen Bayerischen Forschungsverbund FORLAYER. Die Bayerische Forschungsstiftung hat zur Förderung dieser Forschungsarbeiten knapp zwei Millionen Euro bewilligt, mehr als 800.000 davon für drei Teilprojekte, mit denen die Universität Erlangen-Nürnberg im Verbund vertreten ist.
Das Amt des Sprechers hat Prof. Dr. Martin Faulstich vom ATZ Entwicklungszentrum in Sulzbach-Rosenberg übernommen; Stellvertreter ist Prof. Dr. Manfred Geiger, Lehrstuhl für Fertigungstechnologie der Universität Erlangen-Nürnberg.
Verschleiß an Werkzeugen und Bauteilen begrenzt deren Lebensdauer und stört die Prozesse in Produktionsabläufen, verkürzt die Serviceintervalle, mindert die Qualität der Produkte und verursacht in letzter Konsequenz hohe laufende Kosten für das produzierende Gewerbe. Der derzeit bestmögliche Verschleißschutz wird durch Beschichtungen aus superharten Diamanten, Keramiken oder hartstoffhaltigen Verbundwerkstoffen erzielt. Das reicht jedoch nicht aus, wenn Mechanismen wie hohe Temperaturen, aggressive Umgebungsbedingungen oder örtlich ansetzende bzw. in kurzen Zeitabständen stark wechselnde mechanische Belastungen und Reibungskräfte einwirken. Mit der Einführung und Weiterentwicklung neuer, immer schwieriger zu verarbeitender Werkstoffe sowie zunehmend leistungsfähiger Verfahren zu deren Verarbeitung steigen auch die Anforderungen an die Werkzeuge.
Im Verbund FORLAYER, der sechs Gruppen aus Universitäten und anderen Forschungseinrichtungen mit 21 Industriepartnern vernetzt, geht es vorwiegend darum, verschleißfeste Mehrlagen- und Mehrkomponentenschichten für hochbeanspruchte Werkzeuge zu entwickeln. Innerhalb von drei Jahren sollen anwendungsreife Technologien für eine Verschleißminderung vorliegen. Dies wird dazu beitragen, den Leistungs- und Kostendruck zu senken, dem Großindustrie und mittelständische Unternehmen in Bayern unterliegen.
Die härteste Schutzschicht der Welt: Nanodiamantfolien
Von den sechs Teilprojekten im Forschungsverbund werden zwei vom Lehrstuhl für Fertigungstechnologie und eines unter Leitung von Prof. Dr. Robert Singer und Dr. Stefan Rosiwal vom Lehrstuhl Werkstoffkunde und Technologie der Metalle bearbeitet. Bei letzterem Projekt geht es darum, Diamantschichten auf Werkstoffe aufzubringen, die für die konventionelle chemische Abscheidung aus der Gasphase (Chemical Vapour Depositon, CVD) wegen der hohen Prozesstemperaturen und der aggressiven Beschichtungsgase nicht geeignet sind. Durch die mittels CVD-Technik hergestellten Nanodiamantfolien erhält man aus physikalisch/chemischer Sicht die härteste Schutzschicht, die auf dieser Welt möglich ist.
Unter der Leitung von Prof. Dr. Marion Merklein und Prof. Dr. Manfred Geiger werden am Lehrstuhl für Fertigungstechnologie Werkzeugbeschichtungssysteme zur Verbesserung der durch Reibungskräfte verursachten Belastungen beim Presshärten von Blechteilen entwickelt. Ein Anhaften der Platinenbeschichtung am Werkzeug während der Formgebung soll vermieden werden, aber gleichzeitig ein guter Wärmeabfluss vom Werkstück in das Werkzeug gewährleistet sein. Einfluss auf die Wechselwirkung zwischen Werkstück und Werkzeug wird durch eine Werkzeugbeschichtung auf Basis einer Aluminium-Chrom-Vanadium-Schicht ausgeübt; zugleich steuert der strukturelle Aufbau der Schicht den Wärmefluss.
Mehrlagenschichtsysteme für Kaltmassivumformwerkzeuge sind das Entwicklungsziel in einem von Prof. Dr. Ulf Engel geleiteten Teilprojekt am Lehrstuhl für Fertigungstechnologie. In der Industrie werden heute fast ausschließlich einlagige keramische Hartstoffschichten eingesetzt; das weitaus höhere Potential moderner Mehrlagenschichten wird bisher wegen fehlender Bewertungsgrundlagen und Praxiserfahrungen nicht ausgeschöpft. Multifunktionale Schichten können wesentlich besser auf konkrete Anwendungs- und Beanspruchungsfälle abgestimmt werden. Sie sind extrem hart und verschleißfest, zeichnen sich durch eine hohe Dichte und niedrige Rauheit aus und können auf weit geringere Reibungsverluste ausgelegt werden. Praxistests auch im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit sind in den Projekten inbegriffen.
Die Universität Erlangen-Nürnberg, gegründet 1743, ist mit 26.000 Studierenden, 550 Professorinnen und Professoren sowie 2000 wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern die größte Universität in Nordbayern. Schwerpunkte in Forschung und Lehre liegen an den Schnittstellen von Naturwissenschaften, Technik und Medizin in engem Dialog mit Jura und Theologie sowie den Geistes-, Sozial- und Wirtschaftswissenschaften. Seit Mai 2008 trägt die Universität das Siegel "familiengerechte Hochschule".
Weitere Informationen für die Medien:
Dr. Stefan Rosiwal
Tel.: 09131/85-27517
forosi@ww.uni-erlangen.de
Prof. Dr. Marion Merklein
Tel.: 09131/85 -27140
merklein@lft.uni-erlangen.de
Criteria of this press release:
Materials sciences, Mechanical engineering
transregional, national
Research projects
German
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