Die meisten Maschinen enthalten Bauteile mit belasteten festen Oberflächen, die aneinander reiben. Die Wechselwirkung solcher Oberflächen erzeugt Reibung und führt zu mechanischen Schäden. Daher spielen tribologische Phänomene in verschiedenen Systemen eine entscheidende Rolle. Seit vielen Jahren versuchen Forscher, diese Probleme zu lindern und ihre Ursachen zu verstehen. Dabei steht häufig die Verringerung von Reibung und Verschleiß im Vordergrund. Es gibt jedoch viele Anwendungen wie Bremssysteme und Kupplungen, bei denen eine kontrollierte Erhöhung der Reibung erwünscht ist, z. B. mikroelektromechanische Systeme (MEMS), Positioniereinrichtungen und Lager. Es gibt viele mögliche Lösungen zur Beeinflussung der Reibung durch Modifizierung der Oberflächenmaterialien, z. B. durch Änderung des Designs der Reibelemente, durch harte Beschichtungen wie TiC, TiB2 oder (TiAl)N, durch mehrlagige Beschichtungen wie WC/DLC/WS2, durch Schmiermittel wie Öle, Fette, weiche Metalle (In, Au oder Sn) oder DLC-Schichten und schließlich durch Texturierung der Gegenlaufflächen. Insbesondere das schnell wachsende Gebiet der Oberflächentexturierung hat in den letzten Jahrzehnten viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen und sich als wirksames Mittel zur Verbesserung der tribologischen Eigenschaften erwiesen.

Die Laseroberflächentexturierung (LST) hat sich als ein vielversprechender Kandidat erwiesen, da der Laser ein schnelles und umweltfreundliches Werkzeug ist, das kurze Bearbeitungszeiten ermöglicht. Darüber hinaus können durch eine geeignete Variation der Laserwellenlänge (von UV- bis IR-Laserlicht), der Strahlpolarisation (lineare, zirkulare oder elliptische Polarisation), der Pulsdauer (von Femto- bis Nanosekunden oder sogar im Dauerbetrieb) und schließlich durch Anpassung der Energiedichte unterschiedliche Materialien (z. B. Metalle, Keramiken und Polymere) bearbeitet werden. Die Anwendungen der Laseroberflächentexturierung unter trockenen und geschmierten Gleitbedingungen sind vielfältig. Unsere Forschung in diesem immer noch schnell wachsenden Bereich konzentriert sich auf die Herstellung präziser und fortschrittlicher Texturgeometrien mit einem ganzheitlichen Ansatz, der die Texturoptimierung, die Modellierung von Textureffekten und den Einfluss der Texturierungsmethode auf die Materialmikrostruktur neben topografischen Merkmalen umfasst.

mikroskopische Aufnahme einer laserbehandelten Oberfläche mit 4 und 100 Mikrometer Auflösung

© Forschungsgruppe Tribologie