Hochbelastete geschmierte Wälzpaarungen, wie sie bei Verzahnungen vorkommen, werden im Allgemeinen als elastohydrodynamische (EHD) oder thermo-elastohydrodynamische (TEHD) Kontakte bezeichnet (Bild 1). Dabei erlauben elastische Verformungen der Wälzpaarung die Übertragung von Hertz’schen Pressungen bis über 2000 N/mm² (20.000 bar) bei Schmierfilmdicken < 1 µm. Die übertragbaren Schubspannungen können sogar die Schubfestigkeit des Festkörpers Aluminium überschreiten.

Grundlagenuntersuchungen zur Schmierfilmausbildung im TEHD Kontakt werden am optischen EHD-Tribometer durchgeführt. Dort kann mithilfe chromatischer Interferenz die lokale Schmierfilmdicke im TEHD Kontakt visualisiert und quantitativ ausgewertet werden (Bild 2). In Abhängigkeit von Last, Temperatur und Geschwindigkeit kann somit die Schmierfilmausbildung und auch das Reibungsverhalten eines Schmierstoffs oder eines tribologischen Systems bewertet werden.

Grundlagenuntersuchungen an Wälzkontakten werden häufig an Scheibenprüfständen durchgeführt, die es gestatten, beliebige Gleit-Rollverhältnisse bei unterschiedlichen Lasten und Temperaturen einzustellen. Vom Zweischeibenprüfstand ist eine gute Übertragbarkeit der Ergebnisse auf Stirnradverzahnungen und Wälzlager bekannt. Es können integrale Reibungszahl- und Schmierfilmdickenmessungen sowie kontaktauflösende Messungen von Druck, Temperatur und Schmierfilmdicke mit Hilfe von Dünnschichtsensoren (Bild 3) durchgeführt werden. Triboinduzierte Schichten, die durch Wechselwirkung des Schmierstoffs und des Umgebungsmediums im Wälzkontakt entstehen, werden in langjähriger Zusammenarbeit mit Forschungspartnern mit modernsten Analysemethoden untersucht (Bild 4).

Tribosimulationen bieten die Möglichkeit, die sehr kleinen räumlichen und zeitlichen Skalenbereiche von TEHD Kontakten aufzulösen. Dazu werden mindestens die Gebiete der Fluiddynamik und der Kontaktmechanik gekoppelt gelöst. Durch Berücksichtigung vermessener Schmierstoffeigenschaften eignen sich die physikalisch basierten Simulationsmodelle u.a. zur Berechnung des Temperatur- und Reibungsverhaltens über der Eingriffsstrecke einer DLC-beschichteten Stirnradverzahnung (Bild 5). Die weitere Optimierung der Tribosimulationen ist ein wichtiges Forschungsthema am Lehrstuhl.