Weniger Reibung und Verschleiß durch nanostrukturierte Schichtsysteme

Schaeffler erhielt für das neuartige Schichtsystem Triondur® CH auf der diesjährigen Materialica in München den „Materialica Design + Technology Award 2014“ in der Kategorie „Surface & Technology“. Das kohlenstoffbasierte Schichtsystem wurde von der hochkarätig besetzten Jury aus Wissenschaft und Industrie mit einem „Silber Award“ ausgezeichnet. Der Einsatz dieser extrem harten Oberflächenbeschichtung ermöglicht es, Reibung und Verschleiß von mechanischen Tassenstößeln in Ventiltrieben von Verbrennungsmotoren deutlich zu reduzieren.

„Die Kompetenz von Schaeffler für funktionale Oberflächen und Beschichtungen ist weltweit führend. Wir freuen uns, dass diese Kompetenz mit dem ‚Materialica Design + Technology Award 2014‘ gewürdigt wurde“, sagt Prof. Dr.-Ing. Peter Gutzmer, Schaeffler Vorstand Technologie und Stellvertretender Vorstands-vorsitzender.

Hart wie Diamant

Triondur® CH ist eine wasserstofffreie, amorphe Kohlenstoffschicht. Diese extrem harte DLC-Schicht (diamond like carbon) erreicht fast die Härte von Diamant und weist dadurch den höchsten abrasiven Verschleißschutz aller Triondur®-Schichtsysteme auf. Zugleich sorgt sie für maximale Reibungsreduzierung. Triondur® CH wird mit dem umweltfreundlichen PVD- und PACVD-Vakuumverfahren aufgebracht. „Durch die Kombination mit einer optimierten Oberflächenstruktur und abgestimmten Schmierstoffen liefert Triondur® CH sehr reibungsarme und verschleißfeste tribologische Systeme“, sagt Dr.-Ing. Tim Hosenfeldt, Leiter Kompetenzzentrum Oberflächentechnik.

Beschichtungen in Serie

Im vergangenen Jahr wurden 30 Millionen Bauteile mit dem Triondur® CH-Schichtsystem in Automobilen veredelt. Durch diese intelligente Kombination zwischen Motorenölen und Schichtsystemen kann die Reibung im Ventiltrieb um bis zu 50 Prozent, und damit der CO2-Ausstoß um bis zu zwei Prozent, reduziert werden. Die Innovationskraft und der Mehrwert für Kunden und Gesellschaft liegen in der Schonung von Ressourcen bei der Entwicklung, Herstellung sowie Anwendung und zeigen sich in der raschen Marktverbreitung des Schichtsystems. Anwendungsbereiche im Industriesektor werden gerade erschlossen. So ist der Einsatz von Triondur® CH beispielsweise bei hochbeanspruchten Teilen in der Öl- und Gasförderung denkbar, oder auch in Ventiltrieben im Motorrad, woran aktuell geforscht wird.

Umweltfreundliche und wirtschaftliche Systemlösung

Nanostrukturierende Schichtsysteme wurden im Labormaßstab oft thematisiert, eine Umsetzung in Richtung Massenproduktion konnte aus prozesstechnischen Gründen kaum realisiert werden. „Durch systematische Weiterentwicklungen in den vergangenen zehn Jahren ist es uns gelungen, eine sowohl in der Herstellung als auch in der Anwendung umweltfreundliche und wirtschaftliche Systemlösung dem Kunden zur Verfügung zu stellen“, sagt Dr. Yashar Musayev, Leiter Beschichtungszentrum. In der Regel werden die Komponenten eines tribotechnischen Systems bei Reibungs- und Verschleißuntersuchungen einzeln betrachtet. Schaeffler geht systematisch vor und entwickelte hierfür ein spezielles Simulationsmodell. Bei dieser systematischen Vorgehensweise werden beschichtete Komponenten mit Motorenölen so kombiniert, dass im Tribosystem (z. B. Nocke/Tassenstößel) niedrigste Reibung mit höchster Verschleißbeständigkeit gewährleistet wird. „Daher betrachten wir bei Schaeffler die Beschichtungen als voll berechtigtes Konstruktionselement im tribotechnischen System“, sagt Dr. Musayev.

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