Laufzeit: 01.09.2019 – 31.07.2021

Forschungsstelle
Institut für Oberflächentechnik IOT der RWTH Aachen

Abstract

Eine energieeffiziente Mobilität ist notwendig, um in Zukunft Einschränkungen bezüglich der Mobilität zu vermeiden und die
Umwelt zu schonen. Die Steigerung der Effizienz von Kraftfahrzeugantriebssträngen ist dabei von großer Bedeutung. Der
Wirkungsgrad eines Antriebsstrangs wird maßgeblich durch die Reibung in tribologischen Kontakten beeinflusst. Der
zurzeit wichtigste Ansatz zur Reibungsreduktion im Antriebsstrang ist der Einsatz von Schmierstoffen, welcher jedoch in
Abhängigkeit der Art sowie der physikalischen und chemischen Eigenschaften des Schmierstoffs technische,
wirtschaftliche und ökologische Nachteile birgt. Im Bereich der Elektromobilität werden vermehrt wasserbasierte
Schmierstoffe eingesetzt, um über die niedrige Viskosität der Schmierstoffe Reibung zu reduzieren. Eine Erweiterung des
Ansatzes bezüglich einer ganzheitlichen Reibungsreduktion ist der Verzicht auf konventionelle Schmiermedien im
Antriebstrang, da die innere Reibung im Schmierstoff sowie Plansch- und Walkarbeiten eliminiert werden können. Der
Trockenlauf stellt somit ein vielversprechendes Konzept zur Effizienzsteigerung von Antriebssträngen dar. Dessen
Umsetzung bedarf jedoch einer Anpassung der Oberflächeneigenschaften im tribologischen Kontakt infolge des
veränderten Beanspruchungskollektivs. Deshalb werden im beantragten Projekt nitridische Hartstoffschichten auf Cr-Basis
mit selbstschmierenden Eigenschaften zur Reibungs- und Verschleißreduktion im Trockenlauf von
Antriebsstrangkomponenten, wie z.B. Gelenken entwickelt. Die nitridische Hartstoffmatrix (Cr,Al)N wird dazu mit Mo oder
W und S dotiert. Dies ermöglicht die Bildung der Festschmierstoffe Molybdän- bzw. Wolframdisulfid im tribologischen
Kontakt und somit die Reibungs- und Verschleißreduktion im Trockenlauf. Die Herstellung der Schichten erfolgt mittels des
industriell relevanten Verfahrens der Lichtbogenverdampfung, welches im Rahmen des Projektes hinsichtlich gepulster
Leistungsversorgungen weiterentwickelt wird.