Umweltverträgliche Tribosysteme - Die Vision einer umweltfreundlichen Werkzeugmaschine

Vorwort

Inhalt

Autorenverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Kapitel 1

Einleitung

1.1 Vision einer effizienten und umweltverträglichen Werkzeugmaschine

1.2 Vom Modell zum System

1.3 Einflüsse der Gesetzgebung auf die technologischen Entwicklungen

1.4 Exemplarische Ergebnisse der Forschungsarbeiten

Quellenverzeichnis

Kapitel 2

Aufbau und Belastung tribologischer Systeme

2.1 Tribologische Grundlagen

2.2 Tribosysteme in der Werkzeugmaschine

2.2.1 Getriebe

2.2.2 Linearführungen

2.2.3 Kugelgewindetrieb

2.2.4 Wälzlager

2.2.5 Hydraulische Verdrängereinheit

2.2.6 Zerspanung

2.2.7 Kaltumformung

2.3 Konventionelle Tribosysteme und der Ansatz des SFB 442

Quellenverzeichnis

Kapitel 3

Entwicklung umweltverträglicher Schmierstoffe

3.1 Schmierstoffsynthese

3.1.1 Grundgedanke der aktuellen Diskussion um die Entwicklung biogener Schmierfluide

3.1.2 Die verwendeten Edukte

3.1.3 Mögliche Reaktionen von Oleochemikalien

3.1.4 Selektion von Reaktionssystem und Katalysatoren

3.1.5 Prozessbegleitende Analytik

3.1.6 Prozessoptimierung und Scale-Up

3.1.7 Ökobilanzanalyse der synthetisierten Schmierstoffe

3.1.8 Neue Verfahrensweisen zur Oxidation und weiteren Funktionalisierung von Oleochemikalien in überkritischem Kohlendioxid

3.1.9 Zusammenfassung und Fazit

3.2 Synthesebegleitende ökotoxikologische und toxikologische Risikobewertung

3.2.1 Biologische Testverfahren

3.2.2 Chemische Analytik

3.2.3 Untersuchungen zur synthesebegleitenden Prozessoptimierung

3.2.4 Zusammenfassende Bewertung der entwickelten Schmierstoffe

Quellenverzeichnis

Kapitel 4

Entwicklung neuer PVD-Beschichtungen

4.1 Einleitung

4.2 Methodik der Schichtentwicklung

4.2.1 Anforderungen an die Entwicklung von Dünnschichtsystemen für Bauteile

4.2.2 Anforderungen an die Entwicklung von Dünnschichtsystemen für Werkzeuge

4.3 Grundlagen der PVD-Technologie

4.3.1 Entwicklungen in der PVD-Technologie

4.3.2 Grundlagen der PVD-Technologie

4.4 Prüfverfahren

4.4.1 Schichteigenschaften

4.4.2 Verbundeigenschaften

4.4.3 Systemeigenschaften

4.4.4 Anwendungsnahe Prüfung

4.4.5 Plasmadiagnostik

4.5 PVD-Schichten für umweltfreundliche Tribosysteme

4.5.1 Gradiertes Zirkoniumkarbid ZrCg

4.5.2 Das Niedertemperaturschichtsystem CrAlN

4.5.3 (Ti,Al)N und (Ti,Al)N/Al2O3 für Zerspanaufgaben

4.5.4 Das Hochtemperaturschichtsystem TiHfCrN

4.6 Zusammenfassung und Fazit

Literaturverzeichnis

Kapitel 5

Grundlagenuntersuchungen

5.1 Grundlagenuntersuchungen für den schmierstoffoptimierten Betrieb

5.2 Gebrauchsbedingte Veränderungen der Schmierstoffeigenschaften und Bewertung der Umweltverträglichkeit

5.2.1 Veränderung der rheologischen Eigenschaften

5.2.2 Toxikologische und ökotoxikologische Charakterisierung

Quellenverzeichnis

Kapitel 6

Bauteiluntersuchungen

6.1 Umweltverträgliche Tribosysteme in Getrieben

6.1.1 Tragfähigkeitsuntersuchungen

6.1.2 Grundlagenuntersuchungen

6.1.3 Theoretische Arbeiten

6.2 Wälzlager, Linearführungen und Kugelgewindetriebe für den schmierstoffoptimierten Betrieb

6.2.1 Spindellageruntersuchungen

6.2.2 Tribometerversuche

6.2.3 Theoretische Untersuchungen der Lastbedingungen und Schichthaftung

6.2.4 Analyse der Betriebseigenschaften beschichteter Spindellager

6.2.5 Linearführungsund Kugelgewindetriebsuntersuchungen

6.2.6 Untersuchung von Linearführungssystemen

6.2.7 Untersuchung von Kugelgewindetrieben

6.3 Tribologische Untersuchungen an beschichteten Wälzlagern unter Berücksichtigung der Schmierfilmeigenschaften

6.3.1 Verschleißkritische Untersuchungen

6.3.2 Ermüdungskritische Untersuchungen

6.3.3 Einfluss der Schichtstruktur auf die Wirkungsweise der PVD-Beschichtungen im Wälzlagereinsatz

6.3.4 Einfluss von Partikeln auf den Wälzlagerbetrieb

6.3.5 Riffelbildungsuntersuchungen

6.3.6 Schmierfilmbildung umweltverträglicher Ester

6.3.7 Reibwertuntersuchungen

6.3.8 Zusammenfassung und Ausblick

6.4 Hydraulische Verdrängereinheit

6.4.1 Aufbau der Versuchspumpe

6.4.2 Tribosystem Kolben/Buchse

6.4.3 Optimierung des Tribosystems Kolben/Buchse

6.4.4 Prüfstandsversuche des Tribosystems Kolben/Buchse

6.4.5 Zusammenfassung

6.5 Umweltverträgliche Zerspanung mit geometrisch bestimmter Schneide

6.5.1 Einleitung

6.5.2 Esteröle als Kühlschmierstoffe in der Zerspantechnik

6.5.3 Hochleistungs-PVD-Schichtsysteme für das Bohren, Drehen und Fräsen

6.5.4 Untersuchungen zu den Ursachen, die zur Entschichtung beschichteter Werkzeuge führen

6.5.5 Analyse des Verschleißverhaltens nanostrukturierter Hartstoffschichten auf PCBN-Werkzeugen

6.5.6 Zusammenfassung und Fazit

6.6 Umweltfreundliche Tribosysteme in der Umformtechnik

6.6.1 Einleitung

6.6.2 Vorstellung der Ergebnisse

6.6.3 Erforschung umweltverträglicher Additive für Umformschmierstoffe

6.6.4 Zusammenfassung und Fazit

Quellenverzeichnis

Kapitel 7

Untersuchung komplexer Baugruppen einer Werkzeugmaschine

7.1 Prozesskette Schmierstoffsynthese

7.1.1 Rückkopplungsoptimierung der Schmierstoffsynthese

7.1.2 Zusammenfassung

7.2 Alterungsprüfstand

7.2.1 Zielsetzung und Versuchsträger

7.2.2 Prüfstandsaufbau und Vorgehen

7.2.3 Vorversuche

7.2.4 Versuchsergebnisse

7.2.5 Ökotoxikologische Charakterisierung der gebrauchsbedingten Veränderungen der Schmierstoffeigenschaften

7.2.6 Wälzlagereinsatz in einer Axialkolbenpumpe

7.2.7 Zusammenfassung und Fazit

7.3 Prozesskette Getriebe

7.3.1 Tragfähigkeitsuntersuchungen an einem Industriegetriebe

7.3.2 Effizienzuntersuchungen am Getriebe

7.3.3 Untersuchung des neuartigen Getriebe-Esters HISM/HIGTS

7.4 Abbildung einer umweltverträglichen Prozesskette zur Fertigung von Zahnrädern

7.4.1 Aufbau und Arbeitspakete der Prozesskette

7.4.2 Tribologische Untersuchungen beim Feinschneiden der Zahnradrohlinge

7.4.3 Spanende Bearbeitung feingeschnittener Zahnräder

7.4.4 Ökotoxikologische Charakterisierung der gebrauchsbedingten Veränderungen der Schmierstoffeigenschaften10

7.4.5 Zusammenfassung und Fazit

7.5 Zusammenführung der erarbeiteten SFB-Ergebnisse in einem Bearbeitungszentrum11

7.5.1 Vorschubantriebssysteme

7.5.2 Hauptspindelsysteme

7.5.3 Bohren und Fräsen unter Einsatz von Esteröl als Kühlschmierstoff auf einem Bearbeitungszentrum14

7.5.4 Ökotoxikologische Charakterisierung der gebrauchsbedingten Veränderungen der Schmierstoffeigenschaften15

7.5.5 Zusammenfassung und Fazit

Quellenverzeichnis

Kapitel 8

Erfassung tribologischer Zusammenhänge und Erkenntnisse in einer Datenbank

Quellenverzeichnis

Kapitel 9

Fazit

Sachverzeichnis