Accessible Requires Authentication Published by De Gruyter April 19, 2017

Mikrostrukturierung variabler Nockengeometrien

Ableitung kinematischer Anforderungen aus der Mikrostrukturierung variabler Nockengeometrien

Steffen Ihlenfeldt, Matthias Putz, Peter Blau, Maik Fiedler, Uwe Frieß and Gerhard Regel

Kurzfassung

Die Verschleiß- und Reibungsminimierung in Verbrennungsmotoren ist einer der wesentlichen Bausteine zur verbrauchs- und emissionsarmen Mobilität. Ein Ansatz zur Optimierung hochbeanspruchter Gleitkontakte, wie z. B. des Nocken-Stößel-Tribosystems, ist eine definierte Strukturierung der Oberfläche. Dies wird mittels spanendem Verfahren mit bestimmter Schneide angestrebt. Dieser Beitrag stellt die prototypische Realisierung der kinematischen Anforderungen für die Mikrostrukturierung der Oberflächen einer variablen Nockengeometrie vor.

Abstract

Microstructuring of variable cam geometries – Derivation of kinematic requirements of the microstructuring variable cam geometries. The minimization of wear and friction in combustion engines is one essential way for fuelefficient and low-emission mobility. One approach for the optimization of highly loaded sliding contacts such as the cam-tappet tribological system is a defined structure of the surface. This is striven for by machining processes with defined cutting edge. The paper presents the procedure for deriving kinetic requirements and the minimization of processing time while realizing surface structures for variable cam geometries.


Prof. Dr.-Ing. Steffen Ihlenfeldt, geb. 1971, studierte bis 1997 Maschinenbau an der TU Braunschweig. Seit 1997 arbeitet er am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU Chemnitz und ist seit 2015 Inhaber der Professur für Werkzeugmaschinenentwicklung und adaptive Steuerungen der Technischen Universität Dresden.

Prof. Dr.-Ing. Matthias Putz, geb. 1957, studierte bis 1981 Maschinenbau an der Technischen Universität St. Petersburg. Seit 1994 arbeitet er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU Chemnitz und ist seit 2014 als Institutsleiter verantwortlich für den Wissenschaftsbereich Werkzeugmaschinen, Produktionssysteme und Zerspanungstechnik.

Dipl.-Ing. Peter Blau, geb. 1954, studierte bis 1976 Maschinenbau an der Technischen Universität Dresden. Seit 2000 arbeitet er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU Chemnitz und ist heute Hauptabteilungsleiter für Werkzeugmaschinen und Automatisierung sowie für Zerspanungstechnik.

Dipl.-Ing. (FH) Maik Fiedler, geb. 1984, studierte bis 2009 Maschinenbau an der Westsächsischen Hochschule Zwickau. Seit 2010 arbeitet er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU Chemnitz.

Dipl.-Ing. Uwe Frieß, geb. 1981, studierte bis 2007 Maschinenbau an der Technischen Universität Chemnitz. Seit 2014 arbeitet er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU Chemnitz.

Dipl.-Ing. Gerhard Regel, geb. 1983, studierte bis 2010 Maschinenbau an der Technischen Universität Chemnitz. Seit 2010 arbeitet er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU Chemnitz.


References

1. Blumenthal, H.; Schwarze, H.: Tribologische Beurteilung des Verschleißverhaltens der Kolbenbolzenlagerung, Tribologie und Schmierungstechnik52 (2005) 4, S. 1319 Search in Google Scholar

2. Denkena, B.; KästnerJ.; Knoll, G.; Brandt, S.; Bach, F.-W.; DrößlerB.; Reithmeier, E.; Bretschneider, M.: Mikrostrukturierung funktionaler Oberflächen. Auslegung, Fertigung und Charakterisierung von Mikrostrukturen zur tribologischen Funktionalisierung von Oberflächen. wt Werkstattstechnik online98 (2008) 6, S. 486494 Search in Google Scholar

3. Kirsch, B.; Aurich, J.C.: Herstellung von mikrostrukturierten Oberflächen mittels Schleifen. Carl Hanser Verlag, München, Wien2014 Search in Google Scholar

4. Shirzadov, F.: Erhöhung der Verschleißbeständigkeit von Ventiltrieb-Werkstoffpaarungen mittels unterschiedlicher Randschichtmodifikationen. Dissertation, TU Berlin, 2012 Search in Google Scholar

5. Schwarze, H.; Swoboda, S.; Brenner, G.; Al-Zoubi, A.; Mukinovic, M.: Numerische Simulation von Oberflächenrauhigkeitseinflüssen auf laminare Schmierfilme mit Hilfe der Lattice Boltzmann Methode, Tribologie und Schmierungstechnik53 (2006) 3, S. 1016 Search in Google Scholar

6. Li, L.; Hong, M.; Schmidt, M.; Zhong, M.; Malshe, A.; Huis in'tVeld, B.; Kovalenko, V.: Laser nano-manufacturing – State of the art and challenges. CIRP Annals – Manufacturing Technology60 (2011), S. 73575510.1016/j.cirp.2011.05.005 Search in Google Scholar

7. FischerS: Fertigungssysteme zur spanenden Herstellung von Mikrostrukturen. Shaker Verlag, Aachen2000 Search in Google Scholar

8. Regel, G.; Putz, M.; Blau, P. et. al.: Influence of Microstructures on Tribological Systems – Development of Process and Surface Structure. 7th HPC 2016 – CIRP Conference on High Performance Cutting. Chemnitz, 2016 Search in Google Scholar

9. N.N.: DIN 8589, Teil 4: Fertigungsverfahren Spanen – Teil 4: Hobeln, Stoßen – Einordnung, Unterteilung, Begriffe. Beuth Verlag, Berlin2003 Search in Google Scholar

10. Stoffregen, J.: Motorradtechnik. Wiesbaden: Springer Vieweg, 201210.1007/978-3-8348-2180-5 Search in Google Scholar

11. GroßH.; Hamann, J.; WiegärtnerG.: Elektrische Vorschubantriebe in der Automatisierungstechnik. Publics Corporate Publishing, Siemens AG, München2006 Search in Google Scholar

Online erschienen: 2017-04-19
Erschienen im Druck: 2016-11-28

© 2016, Carl Hanser Verlag, München