De levensduur en prestaties van motoren, pompen en afdichtingssystemen hangen sterk af van hun belasting. Door constante wrijving verslijten de oppervlakken van de bewegende delen bij industrieel gebruik snel. Smeermiddelen kunnen dit proces maar vertragen, niet voorkomen. Het Fraunhofer-Instituut für Produktions-technologie (IPT) werkt samen met zeven partners uit zes Europese landen aan een proces voor serieproductie, dat de wrijving van de belaste oppervlakken moet verminderen.
Hiertoe worden met lasers microstructuren in de glijdende contactvlakken van pompen en afdichtingen aangebracht. Op deze manier kunnen de bewegende delen soepeler langs elkaar glijden en wordt het smeermiddel gelijkmatig verdeeld. Dat vermindert niet alleen de slijtage van de zwaarbelaste compo-nenten, tegelijkertijd treden ook verbeteringen op in vermogen en energie-gebruik.
In serie behandelen
In het project ‘Stokes – Selective tribological optimisation of fluid kinetics and efficiency by laser surface structuring’ hebben de zes ondernemingen en twee onderzoeksinstellingen een samenwerkingsverband gesloten om het laserstraal structureren bruikbaar te maken voor serieproductie van driedimensionaal gevormde oppervlakken. De ondernemingen beproeven binnen het project het laserstraalstructureren aan de hand van echte producten en verbeteren op deze manier de oppervlakte-eigenschappen van zwaarbelaste componentdelen.
De Duitse oppervlaktespecialisten Helltec en EdgeWave zijn aanbieders van high end laserstraalbronnen. Het Spaanse Centro Tecnológico Tekniker, als onderzoeksinstelling onder andere gespecialiseerd in tribologische testen, ont-wikkelde het simulatieprogramma waarmee het gedrag van diverse gestruc-tureerde componenten kan worden voorspeld.
Een ander resultaat van het project moet concrete ontwerpregels formuleren voor micro-gestructureerde oppervlakken in hydraulische toepassingen. Maar niet alleen producenten van pompen, motoren en afdichtingen profiteren van de nieuwe technologie. Ook de automobielindustrie, matrijzenbouwers, de levensmiddelen- en farmaceutische industrie en de petrochemie en de energieopwekking kunnen er baat bij hebben.
Twee installaties bij IPT
Voor de productie van de microstructuren staan bij het Fraunhofer IPT twee productie-installaties met 3D korte puls- en ultrakorte puls-lasers. Beide installaties zijn gebaseerd op vijf-assen bewerkingsmachines en zijn omge-bouwd in nauwe samenwerking met de desbetreffende machineproducenten, Kern en Agie Charmilles. De laserbronnen en de optische componenten voor de bundelvorming en -geleiding werden door het Fraunhofer IPT ter plaatse geïntegreerd in de machines.
Voor de 3D-bewerking ontwikkelde het Fraunhofer IPT een eigen CAD/CAM-omgeving. De software berekent de baan van de laserstraal in de bewer-kingsmachines uit de vooraf berekende geometrische data en regelt de besturing.
De overige partners in het project zijn Hesper (Roemeens producent van pompen en hydraulische apparatuur), het Spaanse bedrijf Juntas Besma(producent van afdichtingen en afdichtingscomponenten), LaserAge uit Ierland (lasermateriaal bewerkingsservice) en SNC Promex (producent van speciale pompen uit Estland).
