Alternative Zahnradwerkstoffe, Composites und Beschichtungen
Der Einsatz von Kunststoffzahnrädern gewinnt zunehmend an Bedeutung. Wegen der geringen Dichte, der guten Dämpfungseigenschaften sowie der Möglichkeit zur kosteneffizienten Massenfertigung im Spritzgießverfahren sind Kunststoffverzahnungen in zahlreichen technischen Anwendungen von der Medizintechnik bis zur Automobilindustrie vertreten.
An der FZG werden thermoplastische Werkstoffe hinsichtlich ihres Betriebs- und Lebensdauerverhaltens systematisch erforscht. Dabei liegt der Fokus neben der Entwicklung von Methoden zur simulativen oder experimentellen Bestimmung der Tragfähigkeit auch auf dem dynamischen und thermischen Verhalten sowie der Weiterentwicklung von normfähigen Berechnungsmethoden zur Auslegung von Kunststoffverzahnungen. Analog zu Stahlverzahnungen werden Prüfmethoden für Lauf- und Pulsatorprüfstände mit dem Ziel der Standardisierung entwickelt.
Durch den Einsatz moderner Kunststoffe und den Betrieb bei Ölschmierung kann die Leistungsdichte gegenüber Trockenlauf um ein Vielfaches gesteigert werden. Damit ist eine Erweiterung des Anwendungsspektrums auf leistungsübertragende Getriebestufen wie beispielsweise in Industriegetrieben oder Antriebssträngen elektrischer Kleinstfahrzeuge denkbar.
Bei Stahlverzahnungen lassen sich die tribologischen Eigenschaften und die Flankenbeanspruchbarkeit durch extrem harte Beschichtungen, z.B. amorphe Kohlenstoffbeschichtungen, optimieren. An der FZG werden die Auswirkungen solcher Beschichtungen auf Wirkungsgrad und Lebensdauer intensiv untersucht.