Damit in Kraftwerken und Raumfähren alles wie geschmiert läuft

Das neue Projekt in Bayreuth, Erlangen und Kassel wird sich mit Molybdändisulfid (MoS₂) befassen, einem für Wälzlager unter extremen Bedingungen noch wenig erforschten festen Schmierstoff. „Im Vergleich zu anderen festen Schmierstoffen, die im Rahmen des SPP 2074 untersucht werden, zeichnet sich Molybdändisulfid dadurch aus, dass es nicht nur bei hohen Temperaturen bis zu mehreren hundert Grad Celsius seine Schmierwirkung behält, sondern insbesondere im Vakuum hervorragend funktioniert. Die Herstellung wie auch die Beschichtung von Oberflächen ist im industriellen Maßstab kostengünstig. In unserem Projekt wollen wir grundlegend neue Erkenntnisse zur optimalen Verwendung von Molybdändisulfid als Schmierstoff gewinnen. Auf dieser Basis wird es beispielsweise möglich sein, die Zuverlässigkeit von Kraftwerken oder Raumfahrzeugen zu erhöhen“, sagt Tremmel.

Im Fokus der geplanten Forschungsarbeiten steht die Entwicklung eines Modells, das in der Lage ist, die Gebrauchsdauer von MoS₂-geschmierten Wälzlagern mit einer bisher unerreichten Präzision vorherzusagen. Mit diesem Ziel werden Reibungs- und Verschleißvorgänge in verschiedenen Größenordnungen – von der Nano- über die Mikro- bis zur Makroskala – analysiert, wobei Experimente und Computersimulationen einander ergänzen. Diese skalenübergreifenden Materialanalysen werden ermöglicht durch den interdisziplinären Verbund der an den drei Projektstandorten angesiedelten Kompetenzen aus den Bereichen Maschinenbau, Materialwissenschaft und Theoretischer Chemie. Moderne Verfahren der Beschichtungstechnik, der Materialcharakterisierung und der Materialsimulation kommen dabei zum Einsatz. Das Projekt wird zu grundlegend neuen Einsichten in veränderte Materialstrukturen führen, die durch Reibung und Verschleiß verursacht werden. Daraus wiederum werden sich wichtige Hinweise für die Optimierung von Festschmierstoffschichten ableiten lassen, die extremen Bedingungen standhalten.