Metall-Grafit-Verbunde für Gleitlager (MeGraV)

Tribologische Ereignisse haben einen Anteil von 23 % am globalen Gesamtenergieaufwand. Bis zu 20 % der Aufwendungen resultieren aus der reinen Überwindung von Reibung und ca. 3 % aus dem energetischen Aufwand für die Instandsetzung verschlissener Maschinen und Anlagen [1]. Neben der Verkürzung der Produktlebensdauer entstehen erhebliche Wartungs- und Instandhaltungskosten sowie wirtschaftliche Nachteile durch verschleißbedingte Stillstandszeiten. Um die Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Produkten zu verbessern und generell Ressourcen zu schonen, wird in allen Industriezweigeneine nachhaltige Gestaltung von tribologischen Systemen angestrebt. In dem abgeschlossenen AiF-Projekt ""Methodische Entwicklung von Metall-Grafit-Verbundwerkstoffen für Gleitlageranwendungen im Hochtemperaturbereich"" (MeGraV), initiiert durch die Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen(FVV), wurde ein neuartiger, temperaturstabiler Verbundwerkstoffentwickelt (Bild 1). In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung(IFAM), Bremen, untersuchten Forscher des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden einen Metall-Grafit-Verbundwerkstoff, der aus Grafitstrukturen mit unterschiedlicher Porosität besteht, die mit Leichtmetallen wie Aluminium oder Magnesium imprägniert sind (Bild 2). Durch die Kombination der hervorragenden Gleiteigenschaften des Grafits mit den höheren Festigkeiten der Metalle konnten die Einsatzgrenzen für Gleitlageranwendungen auf Temperaturen über 300 °C angehoben werden. Der Schwerpunkt der Untersuchungen lag sowohl auf der Einflussanalyse der relevanten Prozessparameter bei der Verbundherstellung als auch auf der experimentellen Bestimmung der thermo-tribologischen Eigenschaften des neuen Werkstoffs. In Zusammenarbeit mit den Herstellern und Anwendern von Gleitlagern und Gleitringdichtungen konnte das hervorragende Anwendungspotenzial dieses Hochleistungswerkstoffs aufgezeigt werden. Auf Basis der Ergebnisse konnte ab Juni 2021 ein Anschlussvorhabengestartet werden mit dem Ziel, die Untersuchungen weiter zu vertiefen und Richtlinien für eine gezielte, anwendungsorientierte Auslegung und Gestaltung tribologischer Systeme sowie Einsatzgrenzen für eine sichere und nachhaltige Verwendung von Gleitlagern aus metallinfiltriertem Grafit abzuleiten.