Baugruppenauslegung mit monolithischer Keramik im Mischreibungsgebiet unter kombinierter tribologischer, mechanischer und thermischer Beanspruchung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dieter Krause
• Fachliche Zuordnung: Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 265394711

Ein technisch sinnvoller Einsatz von Strukturbauteilen aus monolithischer Keramik liegt in Anwendungsbereichen, in denen metallische Werkstoffe versagen. Dieses sind vor allem Anwendungen, in denen die Eigenschaften der Keramik den metallischen Eigenschaften deutlich überlegen sind, wie Verschleißfestigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit oder Korrosionsbeständigkeit. In dem beantragten Projekt sollen systematisch Konstruktionslösungen entwickelt und experimentell unter-sucht werden, die die Integration monolithischer Komponenten in Maschinenbau-anwendungen unter gleichzeitiger tribologischer, mechanischer und thermischer Beanspruchung ermöglichen. Hierbei soll auf dem Stand der Technik zur Auslegung monolithischer Strukturbauteile aufgebaut werden und am Beispiel einer Zylinder-Kolben-Kombination, wie sie beispielsweise in Stirlingmotoren vorkommt, exemplarisch der methodische Auslegungsprozess entwickelt werden. An einem zu entwickelnden 4-Zylinder-Stirling-Versuchsstand sollen für die kombinierten Bean-spruchungen exemplarisch verschiedene keramikgerecht ausgelegte Konstruktionslösungen getestet werden. In Vorversuchen an einem vorhandenen und zu modifizierenden Tribologie-Prüfstand soll dabei die tribologische Keramik-Werkstoffauswahl durch experimentelle Ergebnisse untermauert werden. In der zweiten Phase des Projekts sollen die konstruktiven Lösungen abschließend experimentell validiert und allgemeingültige Auslegungsvorschriften für die Konstruktion abgeleitet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen