Die Energieeffizienz und Leistungsdichte von Maschinenelementen wie beispielsweise Zahnräder, Pleuellager, Tassenstößel und Kolbenringe wird maßgeblich durch die tribologischen Systemeigenschaften Reibung und Verschleiß beeinflusst. Eine Möglichkeit zur Erreichung einer gesteigerten Energieeffizienz bei gleichzeitiger Erhöhung der Leistungsdichte, ohne grundlegende konstruktive Modifikationen, ist die Beschichtung funktionaler Oberflächen mittels amorpher Kohlenstoffbeschichtungen, sogenannter Diamond-like Carbon (DLC)-Beschichtungen. Forschungsergebnisse mit DLC-beschichteten Zahnrädern zeigen hinsichtlich den Schadensarten Grübchen, Grauflecken, Verschleiß und Fressen eine signifikante Erhöhung der Flankentragfähigkeit gegenüber unbeschichteten Zahnrädern. Weiterhin kann die Verzahnungsreibung deutlich reduziert und damit die Energieeffizienz erhöht werden. Der industrielle Einsatz DLC-beschichteter Zahnräder wird bisher durch unzureichende Haltbarkeit des Werkstoffverbunds aus Beschichtung und Substrat eingeschränkt. Hierzu zeigt Abbildung 1 exemplarisch eine Aufnahme einer DLC-beschichteten Zahnflanke, bei der im Zahnfußflankenbereich ein Abtrag der Beschichtung aufgetreten ist.

Um das volle Potential DLC-beschichteter Zahnräder in industriellen Anwendungen auszuschöpfen, ist eine Erhöhung der Haltbarkeit DLC-beschichteter Zahnräder erforderlich. Dazu werden im Forschungsvorhaben die Wechselwirkungen der entscheidenden Einflussgrößen, wie z. B. Schmierstoffe, Substratwerkstoffe, Vorbehandlungsprozesse, Beschichtungsparameter und Zahnradgeometrie systematisch untersucht. Ziel ist die Umsetzbarkeit zur industriellen Nutzung des tribologischen Potentials DLC-beschichteter Zahnräder im Antriebsstrang, wozu eine gesteigerte und zuverlässige Verbundhaftung zwischen Bauteil und Beschichtung erforderlich ist.