Abrasion leicht gemacht

Das MikroTribologie Centrum verfügt über einen neuen Abrasionstester. Das Gerät stellt eine Abrasionsprüfeinrichtung in Anlehnung an die ASTM-G65 04 dar. Bei dieser Prüfmethode wird trockener Sand oder eine Sand/Wasser-Suspension zwischen ein rotierendes Reibrad und eine Gegenprobe gebracht. Der so entstehende Abrasionsverschleiß kann anschließend quantifiziert werden.

Abrasionsprüfstand_klein

Als Ausgabewerte der Abrasionsversuche sind folgende Kennwerte bestimmbar:

  • Verschleißvolumen
  • Verschleißtiefe
  • Reibwert
  • mikroskopische Analyse der Oberfläche
  • Veränderung der Rauigkeit

Geschmierte Polymer – Stahlkontakte haben Tücken

Wenn Polymere mit Schmierstoffen in Kontakt kommen, beginnen komplexe Prozesse, die zu unerwarteten tribologischen Reaktionen führen können. Durch die Benetzung der Polymer- und Stahloberfläche getrieben, verbinden oder separieren die Schmierstoffe die Oberflächen. Teilweise kommt es zum Anlösen der polymeren Oberflächen, die tribologisch vorteilhaft sein können, sich aber in anderen Fällen  auch negativ auswirken können.

Polymertribologie

Ein neuer Artikel, der im Fachjournal “Lubricants” erschienen ist, analysiert die energetischen Eigenschaften der Oberflächen mittels Benetzungstests. Mittels umfangreichen Berechnungen wurden die Energieanteile separiert, die zu Spreitung, Adhäsion oder Oberflächenanlösung führen. Diese Energiebeträge wurden dann in Relation zur gemessenen Reibung gebracht und bewertet.

Es zeigt sich, dass diese Methode neue Einsichten in die Polymer- und Schmierstoffentwickung ermöglicht. Tribosysteme können auf der Basis des beschriebenen Modells besser abgestimmt werden. Darüber hinaus können Empfehlungen für die Polymer- und Ölauswahl getroffen werden.

 

Unser Motto “Reibung berechenbar machen” gilt nun auch für Ski

In einem neuen Artikel in der renomierten Fachzeitschrift ” Cold Regions Science and Technology” gelang es Roman Böttcher, Marc Seidelmann und Matthias Scherge einen Beitrag zur detaillierten Berechnung der Reibung zwischen Ski und Schnee zu veröffentlichen. Der Artikel kann unter:

https://authors.elsevier.com/a/1VHfK_,O2s3Bxs

bis zum 16. August 2017 herunter geladen werden.

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Feierliche Eröffnung des µTC Prüfstandsgebäudes

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Im neuen Gebäude des MikroTribologie Centrums µTC in Karlsruhe können in Echtzeit Reibungs- und Verschleißmessungen durchgeführt werden, eine wichtige Voraussetzung, um das Einlaufverhalten neuer Reibpartner besser verstehen und beeinflussen zu können. Am 21. Juni wurde das Gebäude feierlich eröffnet. Katrin Schütz, Staatssekretärin im Landesministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau machte zusammen mit Ehrengästen aus Industrie, Fraunhofer-Gesellschaft und dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) mit einem Schnitt durch das Eröffnungsband den Weg frei für neue Impulse und Innovationen bei der Minderung von Reibung und Verschleiß.

Gleiten auf Eis und Schnee

Am 22. Februar 2017 findet im Rahmen der Euro Friction and Wear Protection 2017 ein Spezialsymposium zur Tribologie im Wintersport statt.

Reibung spielt im Wintersport eine große Rolle. In der Regel solltedie Reibung so klein wie möglich sein, was gleichermaßen für Skibelag oder Kufe gilt. Beim Eisklettern kommt es aber auch auf hohe Reibungswerte an, wenn sich der Sportler z.B. mit den Beinen am Eis abstützt.

Im Symposium soll es um das Gleiten auf Reibung auf Eis und Schnee gehen. Weiterhin sollen die physikalischen Grundlagen des Gleitens betrachtet werden. Ein dritter Themenschwerpunkt betrifft die Umsetzung des Grundlagenwissens in die Praxis. Hierzu soll über Erfahrungen aus Feldtests berichtet werden.

Konferenz_BannerDas Symposium wendet sich an Reibungswissenschaftler, Skitechniker, Athleten aber auch ambitionierte Freizeitsportler.

 

Abriebmessungen von Elastomeren

Am µTC stehen seit kurzer Zeit mehrere Testmethoden zur Bestimmung des Abriebs von Elastomeren zur Verfügung. Neben der »klassischen« Abriebprüfung nach DIN ISO 4649, bei der ein Prüfkörper mit einer definierten Belastung über Sandpapier gezogen wird, können Abriebraten auch durch Tests bestimmt werden, die sich an der Abrasion von Elastomeren durch eine Klinge anlehnen. In diesen Versuchen gleitet eine Klinge, eine Stahl- oder eine Glaskugel über die Elastomeroberfläche. Die wiederholte mechanische Belastung der Oberfläche führt zur Ausbildung von Ermüdungsrissen, die letztendlich zum Verschleiß führen. Alle Tests eignen sich gut zur Differenzierung von Elastomerproben und benötigen nur kleine Probenkörper.

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Riefenmuster, das durch einen Klingenabrasionstest auf Naturkautschuk entsteht.

Verschleiß von additiv gefertigten »weichen« Kunststoffen

Additive Fertigungsverfahren sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn Produkte in kleinen Stückzahlen hergestellt werden müssen. Ein typisches Anwendungsfeld dieser Verfahren sind daher individuell angepasste Produkte, im Bereich der Medizintechnik beispielsweise patientenspezifisch angepasste Implantate oder Orthesen. Mit thermoplastischem Polyurethan (TPU) steht seit kurzer Zeit ein »weiches« Polymer für das selektive Lasersintern zur Verfügung, welches für Bauteile verwendet werden kann, die sonst aus Elastomeren gefertigt werden. Eine mögliche Anwendung von additiv gefertigtem TPU sind orthopädische Einlege- und Laufsohlen. Bei Laufsohlen stellt sich die Frage nach tribologischen Kenngrößen des Materials. Der Abrieb von additiv gefertigten Polymerbauteilen ist unseres Wissens bisher noch nicht im Detail untersucht worden – insbesondere, inwieweit der schichtweise Aufbau des Bauteils die Abriebmechanismen prägt, und ob die Schichtstruktur zu richtungsabhängigen Verschleißraten führt. Hierzu wurden Klingenabrasionstests mit unterschiedlichen Orientierungen der Reibrichtung zur Aufbaurichtung der additiv gefertigten TPU Proben durchgeführt. Im Gegensatz zu Klingenabrasionstests an konventionellen Elastomerproben bildet sich keine Riefenstruktur senkrecht zur Gleitrichtung der Klinge aus – in der Reibspur bleibt beim additiv gefertigten TPU die Lagenstruktur deutlich sichtbar, die durch den schichtweisen Aufbau bedingt ist. Abriebpartikel entstehen durch Risse, die zwischen einzelnen Schichten verlaufen. Eine Richtungsabhängigkeit der Abriebrate konnte nicht nachgewiesen werden, wobei das additiv gefertigte TPU eine höhere Abriebresistenz als vergleichbare Laufsohlenmaterialien aufwies.

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Abriebspur der additiv gefertigten TPU Probe – die senkrecht zur Aufbaurichtung verlaufenden Strukturen in der Reibspur entsprechen den Schichten, aus denen das Bauteil aufgebaut ist.

In die Tiefe der Öladditivchemie

Mit Hilfe hochgenauer und kontinuierlicher Verschleißmesstechnik auf Basis der Radionuklidtechnik in Kombination mit oberflächenphysikalisch/chemischer Analytik konnten die Funktionsmechanismen eines Additivpakets basierend auf kolloidalem Kupfer aufgeklärt werden.

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Die Zusammenfassung der Ergebnisse wurde in der Zeitschrift Lubricants veröffentlicht. Das Bild zeigt ein Stift-Scheibe Tribometer mit angeschlossener Verschleißmessanlage im Hintergrund.

Neuer Tribologieprofessor

Prof. Dr. Martin Dienwiebel, Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, hat am MikroTribologie Centrum µTC in Karlsruhe eine von der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG geförderte Heisenberg-Professur für Angewandte Nanotribologie angetreten.

Ddienwiebelamit richtet er den universitären Schwerpunkt Tribologie im Masterstudium Maschinenbau und im neuen Studiengang Materialwissenschaft und Werkstofftechnik am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ein. Im Fokus seiner Forschung und Lehre stehen Fragen nach den grundlegenden Mechanismen der Entstehung von Reibung und Verschleiß. Diese Erkenntnisse helfen, Verbrennungsmotoren, Turbinen und andere tribologische Systeme effizienter zu gestalten.