Nano Gleitflächen
Verschleiß und Reibung im Zusammenhang mit Nanometerstrukturen
Verschleiß und Reibung zu minimieren, ist ein wichtiges Ziel in der mechanischen Welt, denn sie sind einer ihrer größten „Feinde“. Führen sie doch zu Systemausfällen und Energie-verlusten. Wenn es um Verschleißminderung geht, ist die Härte einer Schicht der wohl wich-tigste Parameter. Weitere Größen, die fast ebenso wichtig sind, sind das Reibverhalten, die Duktilität, die thermische und die chemische Beständigkeit.
Nanometer-Strukturierte Oberflächen sind prädestiniert, das Reibverhalten zu verbessern (speziell bei mechanischen Lagern). Sie führen außerdem in Strömungsmedien (Luft, Gasen, Flüssigkeiten) auf ihrer Oberfläche zur Bildung einer „mitlaufenden Grenzschicht“. Diese führt nicht nur dazu, dass keine Reibung zwischen der Materialoberfläche und den umgebenden Medien auftritt, sondern auch dazu, dass abrasive Partikel in den Medien kaum mehr die Oberfläche erreichen können - Abrasion entfällt. Additiv erzeugte nm-Oberflächen besitzen eine eingeschränkte Haftfestigkeit und widerstehen den Medien bei hohen Strö-mungsgeschwindigkeiten kaum. Sie platzen von der Oberfläche ab.
Unsere nm-Strukturen haben diese Einschränkung nicht, da sie aus der Oberfläche „herausge-arbeitet“ werden (keine Grenzschichten). Sie besitzen einen weiteren entscheidenden Vorteil für die hier diskutierten Probleme. Bei der Erzeugung der Struktur wird eine dünne amorphe Schicht erzeugt. Bei härtbarem Stahl führt das zu Glasstahl. Es ist die härteste Stahlstruktur. Unter dieser Schicht bleibt das ursprüngliche Material unverändert, also auch ihre Duktilität. Deshalb kann bei Lagern eine hohe Flächenpressung von dem Bulkmaterial aufgenommen werden ohne dass die nm-Struktur zerstört wird.
Nm-Strukturen auf aktiven Flächen von Luftlagern führen zu „dynamischen“ Luftlagern. Das kann weiterhin unterstützt werden durch spezielle Luftführungskanäle. Dynamische Luftlager erzeugen, schon bei geringen Umdrehungsgeschwindigkeiten, ihr notwendiges Luftpolster selbst (kein Kompressor erforderlich). Die nm-Strukturen mit ihren verschleißmindernden Eigenschaften und ihren mitlaufenden Grenzschichten besitzen hervorragende Notlauf-eigenschaften. So wird selbst beim Anlaufen und Abbremsen der Lager keine separate Luftzuführung benötigt.
