Projektbereich A: Systementwicklung und Konstruktion

Das Potenzial ingenieurkeramischer Werkstoffe zur Steigerung der Leistungsdichte, des Wirkungsgrades und der Funktionssicherheit in komplexen und vor allem hochbeanspruchten Maschinensystemen, wie z.B. in Fahrzeugen, Antriebssystemen, Getrieben oder Werkzeugmaschinen und Pumpen wurde bereits in den abgeschlossenen  Förderphasen dieses SFBs herausgearbeitet und aufgezeigt.

Die Notwendigkeit, dieses Potenzial durch geeignete Methoden und Prozesse nutzbar zu machen, ist durch die in den letzen Jahren zunehmende Forderung nach energieeffizienten und emmisionsarmen Maschinensystemen aktueller als je zuvor. Durch die zunehmenden Restriktionen zum Einsatz potenziell umwelt- und damit gesundheitsschädlicher Werkstoffe ergeben sich weitere Herausforderungen an die Systementwickler.

Hier kann der technisch und wirtschaftlich sinnvolle Einsatz der Ingenieurkeramik einen wesentlichen Beitrag zur Bewältigung dieser neuen Herausforderung liefern. Dies setzt jedoch voraus, dass die Ingenieurkeramik im Produktentstehungsprozess beherrschbar wird. Nur durch die Vernetzung des Expertenwissens von in der Konstruktion solcher Systeme mit funktionsbestimmenden Wirkstrukturen vertrauten Ingenieure mit dem Spezialwissen von Entwicklern keramischer Werkstoffe und dem Einsatz neuer bisher nicht etablierter Design- und Auslegungsmethoden kann dieses Ziel erreicht werden.

Der Projektbereich A „Systementwicklung und Konstruktion“ setzt  seinen Schwerpunkt in der wissenschaftlichen Durchdringung der Konstruktions- und Erprobungsgrundlagen für die Konzept-, Gestaltungs- und Validierungsaktivität im Produktentstehungsprozess zur Entwicklung komplexer technischer Systeme unter Nutzung ingenieurkeramischer Werkstoffe in Gleit- und Friktionswirkstrukturen. Er orientiert sich hierbei insbesondere an den in der Konstruktionswissenschaft erarbeiteten grundlegenden Prozessen und Vorgehensweisen und adaptiert diese durch geeignete Modifikationen und Weiterentwicklungen an die hier vorliegenden komplexen Einflüsse, die aus der Nutzung der Ingenieurkeramik für Komponenten technischer Gleit- und Friktionssysteme entstehen.

Ziel des Projektbereiches ist es, aus einer exemplarischen Bearbeitung komplexer und für eine ganze Klasse von Anwendungen stehender technischer Systeme mit wissenschaftlichen Methoden grundlegende Erkenntnisse zum Produktentwicklungsprozess unter dem besonderen Gesichtspunkt der Nutzung ingenieurkeramischer Komponenten zu erforschen und diese in übertragbares Wissen zu überführen. Die Teilprojekte des Projektbereiches B „Werkstoff- und Wirkflächenentwicklung“ und Projektbereiches C „Charakterisierung und Modellierung“ arbeiten auf den elementaren Gebieten des Kontaktes und der Grundbeanspruchungen mit vereinfachten Modellsystemen. Nur durch die wechselseitige Verknüpfung mit den auf der komplexeren Ebene der technischen Systeme mit einer größeren Anzahl von Komponenten und vielfältigen Randbedingungen und Wechselwirkungen angeordneten Arbeiten im Projektbereich A „Systementwicklung und Konstruktion“ kann die strategische Zielrichtung des Sonderforschungsbereiches erfolgreich umgesetzt werden. In der laufenden Förderphase werden im Projektbereich A mit dem Schwerpunkt Konzept- und Gestaltfindungs- sowie den Validierungsaktivitäten die erforschten Methoden und Modellbildungsansätze in einen ganzheitlichen Entwicklungsprozess für hochbeanspruchte Gleit- und Friktionssysteme integriert.