Projektinformationen

Das Verbundprojekt „UltraSurface“ befasst sich mit der Auslegung und innovativen Erzeugung von Mikrostrukturen auf Klemmelementen, um eine signifikante Erhöhung des Haftreibwertes zu erreichen. Dies soll eine Verringerung der notwendigen Spannkraft ermöglichen, was vielfältige positive Auswirkungen hat. Dazu zählen eine geringere Schädigung und Deformation insbesondere dünnwandiger Werkstücke, eine reduzierte Abnutzung der Komponenten der Spannvorrichtung sowie das Potenzial zur Energieeinsparung, speziell bei pneumatischen Systemen.

Das Hauptziel besteht in einer deutlichen Steigerung der Leistungsfähigkeit der Funktionsflächen von Klemmelementen, indem die Haftreibwerte im Vergleich zu aktuellen Lösungen um mindestens 20 % erhöht werden. Der Fokus wird in diesem Zusammenhang auch auf die Langzeitstabilität der Mikrostrukturen sowie des Haftreibwertes gerichtet.

Zur Erzeugung mikrostrukturierter Klemmelementoberflächen wird das ultraschallschwingungsüberlagerte Fräsen (USF) untersucht. Diese hocheffiziente Technologie bietet eine hohe geometrische Gestaltungsfreiheit und ermöglicht auch die Mikrostrukturierung komplex geformter Oberflächen. Unabhängig von der Makrogestalt der Klemmelementflächen ist eine gute Vorhersagbarkeit der entstehenden Mikrostrukturen auf Basis kinematischer Simulationen gegeben.

Zunächst werden spezifische Anwendungsfälle für die so funktionalisierten Klemmelementoberflächen unter besonderer Berücksichtigung einer weitgehend schädigungsfreien Spannung dünnwandiger Werkstücke identifiziert. Wesentliche weitere Aufgaben bestehen in der Entwicklung von Richtlinien zur Gestaltung der Klemmelementoberflächen sowie der Bestimmung eines geeigneten Parameterfensters für die Mikrostrukturierung mittels USF. Die direkte Integration der Mikrostrukturerzeugung in die für die Fertigung der Klemmelemente erforderlichen formgebenden Produktionsprozesse lässt signifikante Vorteile in Bezug auf die Herstellung funktionaler Klemmelementoberflächen erwarten, was bei erfolgreicher industrieller Applikation einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil verschafft.