Projektbeschreibung „Erbe“:

Energieeffiziente und ressourcenschonende Beschichtung von tribologisch beanspruchten Oberflächen durch Extremes Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen

In der modernen Fertigungsindustrie zeichnet sich ein deutlicher Trend zur Nachhaltigkeit und Effizienzsteigerung ab. Angesichts strenger werdender Umweltvorschriften wie den Restriktionen gemäß der REACH Verordnung (2015/628) rückt die Entwicklung von bleifreien Lagerwerkstoffen verstärkt in den Fokus. Gleichzeitig bietet die fortschreitende Innovation im Bereich der Fertigungstechnologien, wie das Laserauftragschweißen, neue Möglichkeiten, traditionelle und ressourcenintensive Verfahren wie den Verbundguss zu ersetzen.

Im Projekt werden zwei wesentliche Ziele verfolgt:

Die Entwicklung einer energie- und ressourceneffizienten laserbasierten Prozesskette als Alternative zum etablierten energie- und ressourcenintensiven Verbundgussverfahren
Den Ersatz von Bleibronzen durch gleich- oder höherwertige sowie gesundheits- und umweltfreundliche Hochleistungsfunktionswerkstoffe

Ein konkretes Anwendungsbeispiel für diese innovative Herangehensweise ist die Fertigung einer Kolbentrommel, die in zahlreichen industriellen Anwendungen zum Einsatz kommt. Durch die technologische Transformation wird nicht nur eine Reduktion der Umweltbelastung erwartet, sondern auch eine Optimierung der Produktionszeiten und -kosten. Diese Neuerungen stehen im Einklang mit der aktuellen Marktentwicklung, die von einer zunehmenden Nachfrage nach nachhaltigen und effizienten Fertigungslösungen geprägt ist. Dieses Projekt positioniert sich daher als wegweisende Initiative, die darauf abzielt, den Herausforderungen der modernen Industrie effektiv zu begegnen und neue Standards in der Produktionstechnologie zu setzen. Um die Projektziele zu erreichen, werden bleifreie CuSn-Legierungen verdüst und auf Ronden aus C45R aufgeschweißt. Durch Iterationsschleifen bestehend aus Schweißprozess, metallographischer Analyse, Härtemessungen, Bindungsfestigkeitsprüfung nach Chalmers sowie tribologischen Untersuchungen auf dem Reibradprüfstand bei ADMOS wird anschließend die vielversprechendste Legierungszusammensetzung auf eine Kolbentrommel aufgeschweißt und einem Langzeitprüfstandslauf unterzogen. In einer wirtschaftlichen und technischen Evaluierung der Ergebnisse wird die neue Prozesskette abschließend im Vergleich zum konventionellen Verbundguss bewertet.

Projektstand 12/2023:

Aufbauend auf einer Evaluierung des Anforderungsprofils wurden CuSn/SnCu-Legierungszusammensetzungen mittels Inertgasverdüsung hergestellt und verschiedene Kornfraktionen analysiert. Anschließend konnten erfolgreich Schweißstrategien für die Zusammensetzungen CuSn10, SnCu15, SnCu20 und SnCu25 auf C45R entwickelt werden. Als laserbasierte Verfahren wurden dafür LAS (Laserauftragschweißen), EHLA (Hochgeschwindigkeitslaserauftragschweißen) sowie LPBF (Laser Powder Bed Fusion) eingesetzt. Die Beurteilung der Schweißqualität erfolgte anhand metallographischer Schliffbilder. Die höchsten Bindungsfestigkeiten nach Chalmers wurden bei der Legierung CuSn10 erzielt, die deutlich höher ist als die des Referenzmaterials CuPb15Sn7Ni1,5. Im weiteren Projektverlauf werden Reibradversuche an den untersuchten Legierungszusammensetzungen sowie eine Analyse des Einflusses der Oberflächenrauigkeit auf das Schweißergebnis durchgeführt.

Das F&E-Vorhaben KMU-ERBE läuft von 10/2021 bis 06/2025 und wird im Auftrag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung in Zusammenarbeit mit dem Projektträger DLR unter dem Förderkennzeichen 01LY2109A durchgeführt.

Förderpartner

Anfrageformular

Felder mit einem * sind Pflichtfelder

Kontakt

Sie benötigen weitere Informationen?

030 53009 – 131 (Hr. Weise)
030 53009 – 160 (Hr. Schulz)
info@admos-gleitlager.de