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Information für die Wissenschaft Nr. 49 | 23. September 2010
Schwerpunktprogramm 1551 „Ressourceneffiziente Konstruktionselemente“

Der Senat der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) hat die Einrichtung des Schwerpunktprogramms „Ressourceneffiziente Konstruktionselemente“ (SPP 1551) beschlossen. Als Laufzeit sind sechs Jahre, bestehend aus zwei dreijährigen Förderperioden, vorgesehen.

1. Problemstellung
Neben der Erhöhung der Leistungsdichte technischer Produkte (Stichwort: Downsizing) und der Gewährleistung einer hohen Funktionssicherheit und Zuverlässigkeit stehen in letzter Zeit vor allem Anforderungen bezüglich Nachhaltigkeit im Vordergrund. Dabei geht es hauptsächlich um einen möglichst geringen Energieverbrauch, lange Lebensdauer durch Verschleißminimierung und dadurch erreichbaren geringen Ressourceneinsatz.

In technischen Produkten sind für die Erfüllung der Anforderungen im Wesentlichen die Konstruktionselemente von Bedeutung, in denen Relativbewegungen auftreten und/oder in denen Kräfte und Momente übertragen werden, wie zum Beispiel Zahnräder, Wälz- und Gleitlager, Führungen, Kolbenring/Zylinder-Paarung, Nocken/Stößel-Paarungen. Der Energieverbrauch dieser sich bewegenden höchstbelasteten Konstruktionselemente lässt sich durch Senkung der Reibung reduzieren. Niedrigere Reibung wird heute in erster Linie durch Schmierung mit einem niedrigviskoseren Schmierstoff erreicht. Durch diese Maßnahme besteht bei höheren Beanspruchungen und geringeren Geschwindigkeiten in den Reibkontakten jedoch zunehmend die Tendenz, dass sich Misch- oder sogar Grenzreibungszustände mit Verschleiß einstellen, der der Forderung nach Nachhaltigkeit widerspricht.

Ressourcenschonung kann beispielsweise erreicht werden durch:

  • Erhöhung der Lebensdauer infolge abgesenkten Verschleißes
  • Reduzierung der Schmierstoffmenge
  • bessere Materialausnutzung (gleichmäßige Spannungsverteilung, Vermeidung von Spannungsüberhöhungen in den Kontaktflächen) und dadurch bedingten geringeren Materialeinsatz
  • Verwendung von recyclingfähigen Werkstoffen in den Kontakten

Da bei einem Großteil der höchstbelasteten Konstruktionselemente Misch- und Grenzreibungsbedingungen auftreten, sind die Maßnahmen zur Reibungs- und Verschleißsenkung vor allem für diese Schmierungszustände zu entwickeln.

2. Wissenschaftliche Ziele
In diesem Schwerpunktprogramm geht es vor allem darum, für ausgewählte Konstruktionselemente optimale, die Nachhaltigkeitsanforderungen erfüllende Auslegungs- und Gestaltungsrichtlinien, Fertigungsprozesse und Einlaufbedingungen zu schaffen, um im Betrieb minimale Reibung und geringsten Verschleiß zu erzeugen.

Zur Zielerreichung sollen folgende wesentliche Teilgebiete bearbeitet werden:

  • Optimieren der Gestaltung von Bauteilen und deren Kontaktbereichen (Geometrie, Topografie, Kinematik, Werkstoffe) hinsichtlich Minimierung von Materialeinsatz, Reibung und Verschleiß und hinsichtlich Recyclingfähigkeit der eingesetzten Werkstoffe
  • Definieren und Entwickeln von tribologisch optimalen Endbearbeitungsprozessen
  • Entwickeln einer effizienten Einlaufprozedur
  • Erfassen der mechanischen, chemischen, physikalischen und werkstoffkundlichen Eigenschaften der sich durch den Fertigungsprozess (zum Beispiel auch durch generative Fertigungsverfahren) oder gezielten Einlauf ergebenden Grenzschichten
  • Beschreiben und Modellieren von Verhältnissen im Tribokontakt sowie von Grenzschichteigenschaften und –verhalten
  • Beschreiben der Zusammenhänge zwischen den Eigenschaften der Grenzschichten und dem tribologischen Verhalten

Nicht im Fokus des Schwerpunktprogramms stehen nichtmetallische Werkstoffe und Beschichtungen aller Art, die additiv durch gezielte Prozesse auf den Basiswerkstoff aufgebracht sind sowie Neuentwicklungen von Schmierstoffen, Additiven oder Zusatzpartikel eines Schmierstoffs und reine Modellversuche wie zum Beispiel AFM-Versuche.

Vollständige Anträge sind in zweifacher, ungebundener, gelochter Ausfertigung sowie zusätzlich in elektronischer Form, die alle Anlagen (Publikationen, Angebote etc.), vorzugsweise als PDF-Datei, enthält, bis zum 6. Dezember 2010 bei der DFG unter dem Stichwort „SPP 1551“ einzureichen. Ein weiteres Exemplar des Antrags ist jeweils in elektronischer Form an den Koordinator des Schwerpunktprogramms zu senden. Es ist vorgesehen, die Begutachtung mit einem Antragskolloquium zu verbinden, das voraussichtlich im April 2011 stattfindet.

Weiterführende Informationen

Bitte beachten Sie beim Aufbau des Antrages das DFG-Merkblatt 1.02 „Merkblatt für Anträge auf Sachbeihilfen mit Leitfaden für Antragstellung“ unter:

  • www.dfg.de/foerderung/formulare_merkblaetter

Für inhaltliche Rückfragen steht Ihnen der Koordinator des Schwerpunktprogramms zur Verfügung:

  • Professor Dr.-Ing. Bernd-Robert Höhn, Technische Universität München, Lehrstuhl für Maschinenelemente und FZG, Boltzmannstr. 15,
    85748 Garching, Tel. +49 89 289-15806, Fax +49 89 289-15808, fzg@fzg.mw.tum.de

Informationen zur Antragstellung bei der DFG erteilen:

Inhaltliche Informationen:

  • Dr.-Ing. Ferdinand Hollmann, Kennedyallee 40, 53175 Bonn,
    Tel. +49 228 885-2277, ferdinand.hollmann@dfg.de

Formale Informationen:

  • Ursula Hildebrandt, Kennedyallee 40, 53175 Bonn, Tel. +49 228 885-2464, ursula.hildebrandt@dfg.de

 

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