Kontaktmechanik

Die Abmessungen von Bauteilen der Luft- und Raumfahrt sind meist im Bereich von Metern. Die relativen Bewegungen (Gleitwege) in Kontakten sind meist im Sub-Mikrometer-Bereich. Mit den bestehenden Methoden ist die Reibdämpfung nicht vorhersagbar. Wir entwickeln effiziente Multi-Skalen-Ansätze und validieren diese mit selbst entwickelter hoch-präziser Messtechnik.

Auch wenn Bauteile wie Schaufeln mehrere Millimeter weit schwingen, belaufen sich die für die Dämpfung entscheidenden Gleitwege in den Kontakten oft nur auf Sub-Mikrometer. In dem Bereich spielt die Topographie der Oberfläche eine große Rolle; diese unterscheidet sich von der Form bis hin zur Rauheit von der (glatten) Fläche im CAD-Modell. Wir entwickeln Multi-Skalen-Methoden um Dämpfung infolge Reibung in Kontakten (inkl. Mikroschlupf) vorhersagbar zu machen. Die von uns entwickelte Messtechnik ermöglicht kontaktmechanische Analysen mit Nanometer-Auflösung.

Einige Kontakte sind so stark vorgespannt, dass es nicht zum ganzflächigen Gleiten kommt, sondern nur sehr lokal zu mikroskopisch kleinen Gleitwegen. Dann spielt plötzlich die Topographie der Oberfläche eine große Rolle, denn auch die Formabweichungen und die Rauheit ist mikroskopisch klein. Die Abmessungen der vibrierenden Bauteile sind natürlich viel größer. Diese Skalenunterschiede sind eine große Herausforderung. Wir entwickeln dort entsprechende numerische Methoden. Es gibt auch keine Standard-Messtechnik um solche Reibhysteresen zu ermitteln. Daher entwickeln wir die Instrumente selbst. Die Auflösung ist tief im Sub-Mikrometer-Bereich. Zum Vergleich: ein menschliches Haar ist ca. 60 Mikrometer dick.