Entwicklung von Mikrowälzführungen

Hochpräzise miniaturisierte Linearlager kommen in der Medizintechnik, der Analytik und der Messtechnik zum Einsatz. Große Verfahrwege von bis zu einigen Millimetern mit möglichen Zustellbewegungen einiger Nanometer machen Wälzlager zu idealen Kandidaten. Hier gilt der Fertigungsaufwand jedoch als hoch und Untersuchungs- und Prüfverfahren sind wenige bekannt. Im Rahmen dieser Arbeit werden neuartige feinwerktechnische Methoden zur ökonomischen Fertigung und angepasste Werkzeuge zur experimentellen Charakterisierung derartiger Mikrowälzführungen entwickelt und eingesetzt. Es werden die Reibkräfte und die Lagersteifigkeit bestimmt und Lebensdaueruntersuchungen durchgeführt. Die spezifischen Vor- und Nachteile mehrerer Varianten im Trockenlauf, mit Ölschmierung und trocken geschmiert mittels PVD-Schichten werden quantifiziert. Neben den experimentellen Möglichkeiten stellt die im Rahmen dieser Arbeit entwickelte numerische Kontaktsimulation ein wichtiges rechnerisches Werkzeug für die Auslegung der Mikrowälzführungen und deren Integration in komplexe technische Systeme dar. Die Simulation nutzt direkt die Topographie rastersondenmikroskopischer Messungen der Kontaktpartner ohne Formulierung eines mikrogeometrischen Modells. Plastische Verformungen der Oberflächen werden berücksichtigt.