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Spot on: Anwendung

Ganz schön viel Reibungspotenzial

In einer der ersten Physikstunden in der Schule haben wir gelernt: Bewegen sich zwei Körper gegeneinander, entsteht Reibung. Wissenschaftler beschäftigen sich damit, wie dieser Effekt genützt werden kann – oder vermieden. Beschichtungen spielen dabei eine entscheidende Rolle.

Wenn wir uns an kalten Tagen die Hände reiben, um sie aufzuwärmen, ist diese Gleitreibung durchaus erwünscht, und ohne die Haftreibung zwischen Reifen und Strasse könnte kein Auto um eine Kurve fahren. Weniger erfreulich ist hingegen die Rollreibung, die auf gerader Strecke das flotte Vorwärtskommen behindert.

Die Reibungskräfte – erwünscht oder nicht – wirken der Bewegung zweier Körper entgegen, und hemmen oder verhindern diese gar. Die Ursache liegt in deren Oberflächenbeschaffenheit, denn auch wenn man manchmal ein Mikroskop braucht, um das zu erkennen: auch scheinbar glatte Oberflächen sind rau und »verhaken« sich ineinander.

Weniger Reibung = weniger Kosten und weniger CO2

Ein fundamentaler Zusammenhang besteht zwischen Reibung und Verschleiss. Deshalb ist die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer von Bauteilen entscheidend von ihrem Reibungsverhalten abhängig.

Insgesamt, so die deutsche Gesellschaft für Tribologie (GfT, www.gft-ev.de), entstehen in den Industrieländern durch Reibung und Verschleiss jährlich Verluste in Höhe von 2 bis 7 % des Bruttosozialprodukts. Und eine im vergangenen Jahr von der GfT publizierte Studie kommt zum Schluss, dass sich allein in Deutschland im Bereich Mobilität bis 2030 fast 22 Millionen Tonnen CO2 durch die Verringerung von Reibung einsparen liessen.

Tribologie: eine junge, interdisziplinäre Wissenschaft

Tribologie: eine junge, interdisziplinäre Wissenschaft

Die Reibung, und wie man sie nützt oder vermeidet beschäftigt seit jeher die Wissenschaft. Mitte des letzten Jahrhunderts entwickelte sich daraus sogar ein eigener Wissenschaftszweig, der interdisziplinär Maschinenbau, Materialwissenschaft, Physik und Chemie vereint: Die Tribologie, deren Name sich aus dem altgriechisch tribein (reiben, abnutzen) und lógos (Lehre, Wissen) zusammensetzt.

Verschleiss minimieren durch Beschichtungen

Konstrukteure versuchen, den durch Reibung hervorgerufenen Verschleiss zu minimieren, indem sie das Design von Komponenten optimieren. Wichtige Faktoren sind zudem die Werkstoff-Zusammensetzung und Schmiermedien wie Öl, Fett oder Wasser. Noch effizienter ist es oft, Bauteiloberflächen zu beschichten:

  • Die von Oerlikon Metco entwickelte Beschichtungstechnologie SUMEBore sorgt bei Zylinderbohrungen in Verbrennungsmotoren für geringere Reibung, erhöht die Korrosionsbeständigkeit und reduziert Verschleiss. Dadurch lassen sich 2 % bis 4 % Kraftstoff einsparen, und der Ölverbrauch wird um bis zu 30 %, bei Dieselmotoren in Lokomotiven gar bis 75 % reduziert.
  • Im Vergleich zu konventionellen Lösungen reduzieren Beschichtungen von Oerlikon Balzers die Reibung der vorderen Aufhängungsrohre im Fahrwerk von Motorsportwagen um bis zu 20 %.
  • PVD Beschichtungen von Oerlikon Balzers auf Ventilen für die Öl- und Gasindustrie reduzieren den Reibungskoeffizienten bis zum Fünffachen im Vergleich zu Stahl (COF: ~0.05) und verringern das Reibungsmoment in Wasser, Gas und bei hohen Temperaturen.
  • Bauteile von Kugelkopflenkungsgruppen sind starker Korrosion und Abnutzung ausgesetzt. Trotzdem müssen sie hervorragende Reibungs- und Gleiteigenschaften aufweisen. BALITHERM® IONIT OX -Beschichtungen bieten verbesserte Oberflächenhärte, Verschleiss- und Korrosionsschutz und sind eine umweltfreundliche Alternative zu Verfahren wie Hartverchromung und Salzbad-Nitrieren.
  • Schneidwerkzeuge, die mit Lösungen von Oerlikon Balzers beschichtet wurden, erlauben deutlich höhere Bearbeitungsgeschwindigkeiten. Das reduziert die Bearbeitungszeit und -kosten, und verlängert die Werkzeugstandzeit erheblich.

Nicht um weniger, sondern um gezielte Reibung geht es bei Getriebekomponenten, die in modernen Fahrzeugen zum Einsatz kommen. Die Friction Systems Einheit von Oerlikon Metco fertigt hochleistungsfähige Synchronring-Komponenten und -Module, die mit Carbon Reibbelägen behandelt exzellenten Schaltkomfort und längere Lebensdauer bieten und mit allen gängigen Getriebeflüssigkeiten kompatibel sind.

Kontakt

Oerlikon Balzers Coating AG; Iramali 18, 9496 Balzers, Liechtenstein

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