Metallprobe mit Nanostrukturen (LIPSS) vor Femtosekunden-Laser-Bearbeitungsstation
Quelle: BAM
Die Bearbeitung von Materialien mittels Laserstrahlung zur Erzeugung von funktionalen Oberflächen mit maßgeschneiderten optischen, mechanischen oder chemischen Eigenschaften ist eine Methode mit exponentiell wachsenden Marktanteilen. Aus diesem Grund plant die frei zugängliche Fachzeitschrift Lubricants einen entsprechenden Sonderband, der sowohl akademische als auch industrielle Forscherinnen und Forscher ansprechen soll. Der BAM-Fachbereich Technologien mit Nanowerkstoffen genießt im Bereich der laserinduzierten Oberflächenstrukturierung weltweites Ansehen, ebenso wie der Fachbereich Makro-Tribologie und Verschleißschutz auf dem Gebiet der Tribologie, weshalb Lubricants zwei BAM-Wissenschaftler eingeladen hat, diesen Sonderband als Gasteditoren zu erstellen. Der Sonderband soll eine Brücke zwischen dem Gebiet der Tribologie und der Laser-Materialbearbeitung bilden, dabei einen Überblick über den derzeitigen Wissensstand geben und neue Ideen für zukünftige Anwendungen und Technologien aufzeigen.
Laserinduzierte Oberflächentexturierung (engl.: LST) hat als Form der Materialbearbeitung beachtliche Forschungsaktivitäten angezogen, um maßgeschneiderte Oberflächen für tribologische Anwendungen zu erzeugen. Die Hauptvorteile dieser einstufigen, laserbasierten Technologie sind das berührungslose Bearbeiten, ihre hohe Flexibilität, Effizienz und Geschwindigkeit, zusammen mit der ausgezeichneten Qualität der so hergestellten Produkte. LST kann einerseits ganz lokal auf Mikrometerbereiche sehr präzise angewendet werden. Andererseits ist es aber auch möglich, durch räumliche Rasterung des Laserstrahls Flächen im Bereich von einige Quadratmetern zu strukturieren.
Der Sonderband konzentriert sich auf die neuesten Entwicklungen auf dem Gebiet der tribologischen Eigenschaften von lasergenerierten, periodischen Nano- und Mikrostrukturen auf Oberflächen und deren Anwendungen. Dies schließt unterschiedliche Oberflächenstrukturen ein, wie z.B. ‚selbst-organisierte‘ laserinduzierte, periodische Oberflächenstrukturen (engl.: LIPSS, ripples), Gräben, Mikro-Spitzen, hierarchische Hybrid-Nano-/-Mikro-Strukturen, bzw. Mikrostrukturen, welche durch direkte Laser-Interferenz strukturiert (engl.: DLIP) wurden, oder auch Grübchen sowie andere topographische Geometrien, die durch direkte Laser-Modifikation oder Abtragung erzeugt wurden. Die Anwendungen solcher periodisch nano- und mikrostrukturierter Oberflächen kann die tribologischen Eigenschaften in geschmierten und ungeschmierten, konformen oder sogar nicht-konformen Kontakten verbessern. Dies wird u.a. durch die Reduzierung von Verschleiß, einer Veränderung des Reibkoeffizienten sowie einer geänderten Lasttragfähigkeit erreicht. Auf diese Weise lassen sich durch verringerte Reibungsverluste Energie einsparen, die Zuverlässigkeit mechanischer Bauteile verbessern, ihre Haltbarkeit und Lebensdauer verlängern, die Intervalle zwischen Wartungen vergrößern und die Stillstandszeiten reduzieren. Dies wirkt sich positiv auf Lager, Getriebe, Motore, Dichtungen, Bearbeitungswerkzeuge oder andere tribologisch beanspruchte Bauteile aus. Der Sonderband beinhaltet auch die Untersuchung relevanter physikalischer und chemischer Prozesse, welche die lasergenerierten Topographien auf der Nano- und Mikroskala begleiten. Dazu gehören z.B. Veränderungen der Materialstruktur oder der Härte, die Oxidierung an der Oberfläche, die Wirkung von spezifischen Additiven (in Schmiermitteln) an diesen Strukturen, die verbesserte Benetzbarkeit der Oberflächen, mikro-hydrodynamische Effekte, etc.
Manuskripte für den geplanten Sonderband können online bis zum 30. Juni 2019 eingereicht werden. Weitere Informationen finden Sie hier.