Zero Friction? Zero Friction? - TECHNO LOG

TechnoLog ‘10 – Wels – 29.04.2010 1 

© 2010 Friedrich FRANEK 

Zero Friction? 

Reibung minimieren, Energieeinsatz senken – 

Potenziale der "Green Tribology" 

Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Friedrich Franek 

Excellence Centre 

of Tribology 


Das Exzellenzzentrum für Tribologie 

ist eine privatwirtschaftliche GmbH (ÖTG-Anteil 25 %) 

wurde 2002 im Zuge des österreichischen Kompetenzzentren- 

programmes Kplus als Austrian Center of Competence for Tribology 

(ACCT = AC²T) gegründet � AC²T research GmbH 

ist eines der 5 COMET-K2-Zentren 

führt v.a. vorwettbewerbliche Projekte durch (grundlagennahe, 

anwendungsorientierte Forschung); ergänzend auch Beratungs-, 

Untersuchungs- und Entwicklungs-Dienstleistungen 

ist in Netzwerke mit Kooperationspartnern eingebunden, u.a. Eureka- 

ENIWEP-Programm, g , Koordinator im European p Research Training g 

Network WEMESURF (Verschleißmechanismen und Funktionsflächen- 

Charakterisierung, www.wemesurf.net, seit 2006) und im European 

Research Training Network MINILUBES (www.minilubes.net, sei 2008) 

fungiert als postgraduale Ausbildungsstätte (für Gaststudenten, 

Diplomanden und Dissertanten) und „Trainingszentrum“ für 

MitarbeiterInnen von Partnerinstitutionen 



of Tribology 

1


Interdisziplinarität in der Tribologie 

... die „Forschungslandkarte“ 

am Beispiel AC²T 



of Tribology 


Die zwei Gesichter der Reibung 



of Tribology 

Quelle ©: bahnbilder.warumdenn.net 

Die „gute“ und die „böse“ 

Reibung 

2


Energieeinsparung durch Reibungssenkung ? 

Quelle: http://zerofriction.com/golf-balls.html Quelle: csr-performance.com 

µ = 0,00001 


Zero Friction – Frictionless Motion 

TM 

Zero Friction Push - 

Pull Cable 

Zero Friction – 

Part#: CSR6014 

Frictionless Motion TM 

Quelle: 

http://www.newwayairbearings.com/ 

Quelle: 

http://www.newwayair 

bearings.com/ 


of Tribology 

Quelle: 

ventas.vefrictionzero.com 


Energieeinsatz 



of Tribology 

3


Energieeinsparung durch Tribologie/Tribotechnik 

Schätzungen für mögliche Einsparungen im Energieeinsatz 

durch tribotechnische Optimierung (Reduktion der 

Reibung) sprechen von ca ca. 10 % (Studie der American 

Society of Mechanical Engineers). 

Die ergäbe für Österreich (2008: 1430 PJ/a *) eine Reduktion 

des Energieeinsatzes von ca. 

143 PJ (Peta-Joule) = 39720 Mio kWh 

pro Jahr! Dies entspricht (über das Jahr gemittelt) einer 

durchschnittlichen Leistung von etwa 


4535 MW 

also der Leistung von 4 bis 5 Großkraftwerken! 

* 1 Peta-Joule = 10 15 Joule = 10 15 Ws � 0,28�10 9 kWh 


of Tribology 


Einsparungspotenzial VKM 


Quelle: Fenske G., Erck R., Ajayi L., Erdemir A., 

Eryilmaz O.: Parasitic Energy Loss Mechanisms 

Impacton Vehicle System Efficiency, Project 1517. 

Argonne National Laboratory, April 18-20, 2006 


of Tribology 

4


Der Dualismus der Reibung (1) 

� Adhäsiv-molekulare/atomare Komponente 


Di Die Ursachen U h der d Reibung R ib sind i d stets t t energetische ti h Wechsel- W h l 

wirkungen auf atomarem Niveau (Gitterverformungen, 

Gitterschwingungen) – maßgebliche Skala: Nanometerbereich 

Phononen- 

Emission 

Tomlinson-Prandtl-Modell 

Elektronen-/Fehlstellen-Anregung 


of Tribology 

nach Fuhrmann, Wöll – NJP (1998) 


Der Dualismus der Reibung (2) 

� Mechanisch-geometrische Komponente 

ZZusätzlich ät li h zu den d Wechselwirkungen W h l i k auf f atomarem t Niveau Ni 

treten mechanische Effekte (Verformungen von Rauheitsspitzen, 

Ritzen, Furchen etc.) mehr oder weniger deutlich in 

Erscheinung – maßgebliche Skala: Mikrometerbereich 

Rauheitsspitzen des härteren 

Körpers dringen in den 

weicheren Körper ein und 

verändern die Mikrogeometrie 

� unmittelbare Verschleißwirkung 



of Tribology 

Festkörperreibung 

5


Einflüsse auf die Reibung 

Die Reibung (Größe der – integralen – Reibzahl) hängt von der realen Kontaktfläche, 

den kontaktmechanischen Gegebenheiten, Blitztemperaturen sowie der 

Entstehung von lokalen Schweißbrücken (im Mikrobereich) ab. Aus einschlägigen 

Untersuchungen (z. B. BOWDEN, TABOR et al.) lässt sich ableiten: 

��Wechselwirkung (Reibung) zwischen festen Körpern nur in begrenzten 

Werkstoffbereichen mit elastisch-viskosen Eigenschaften („dritter Körper“). 

��Einflüsse auf den „dritten Körper“ durch Druck, Kontaktzeit, (Gleit-) 

Geschwindigkeit. 

��Durch Relativbewegung Zerstörung und (Neu-)Bildung des „dritten Körpers“. 

��Der Druck beeinflusst die Größe der Reibzahl, da Kräfte wirksam sind, die 

nicht vom Normaldruck abhängen (Haften nach COULOMB). 

��Die Di RReibkraft ibk ft steigt t i t (d (degressiv i und d bbegrenzt) t) mit it zunehmender h d Kontaktzeit. 

K t kt it 

��Viskos-elastische Eigenschaften des Reibkontaktes führen zu sprunghaften 

Relativbewegungen bei kleinen Geschwindigkeiten. 

��Die Reibkraft ist von der Relativgeschwindigkeit abhängig und durchläuft 

üblicherweise ein druckabhängiges Maximum. 



of Tribology 


Die Reibzahl – eine dimensionslose Kenngröße 


f = F R / F N 

Definition der Reibzahl („COULOMBsche Reibung“) 

FR … Reibkraft FN … Normalkraft 

f=2 f = 2 M / F .d R F .d L 

Definition der Lagerreibzahl („Zapfenreibzahl“) 

MR … (Integrales) Reibmoment 

FL … Lagerkraft d … Lagerdurchmesser (Referenz) 


of Tribology 

6


Reibzahlen – wesentliche Systemparameter 

Werkstoffkombination (Werkstoffpaarung) 

Oberflächenzustand (Technologie) � Rauheit (Struktur, Textur) 

Schmierstoff (struktureller Aufbau, Aufbau chemische Formulierung) 

Schmierungszustand – Reibungszustand (Grenzreibung, 

Mischreibung, Flüssigkeitsreibung) 

Kinematische Größen (Relativgeschwindigkeit, Eingriffsverhältnisse) 

Alterung, Verschleiß, Korrosion (betriebsbedingte Veränderungen der 

Systemkomponenten), v.a. des Zwischenstoffes; Kontaminationen 

Reibleistung g PR R 

PR = µ·FN·v Die Reibleistung ist von der örtlich und zeitlich aktuell wirkenden 

Reibzahl (µ), der Normalkraft (FN) und der Relativgeschwindigkeit (v) 

abhängig, mit v = rwirk·�. Neben der Drehfrequenz � ist der „Wirkradius“ 

der „Gleitbahn“ rwirk entscheidend! 



of Tribology 


Werkstoffbeinflusste Reibzahlniveaus – 

einige Beispiele 

aus Gleitversuchen, zumeist Stift-Scheibe-Prinzip; 

sonstige Bedingungen??? 

Haftreibung Gleittreibung 

Werkstoff-Kombination technisch 

trocken 

geschmiert 

technisch 

trocken 

geschmiert 

Aluminum Stahl 0,61 0,47 

Kupfer Stahl 0,53 0,36 (0,8) 

Bronze Stahl 0,51 0,16 

Gußeisen Kupfer 1,05 0,29 

Gußeisen Zink 0,85 

Beton (nass) Gummi 0,3 0,45 - 0,75 

Beton (trocken) Gummi 1 0,6 - 0,85 

BBeton t HHolz l 062 0,62 

Kupfer Glas 0,68 

Glas Glas 0,94 0,4 

Metall Holz 0,2 - 0,6 0,2 

Polyäthylen Stahl 0,2 0,2 

Stahl Stahl 0,8 0,16 0,57 

Stahl PTFE 0,04 0,04 0,04 

PTFE PTFE 0,04 0,04 0,04 

Holz Holz 0,25 - 0,5 0,2 (feucht) 



of Tribology 

7


Low friction coatings 

Solid lubricants 

MoS 2 

WS 2 

h-BN 

(MeS x) 


Low friction coatings 

Low friction 

tribo-layers 

Rutile in 

TiN(Cl) 

MMagnéli éli phase h 

oxides 

h-BN 

MoS 2 

(MeS x?) 


of Tribology 

Low friction 

hard coatings 

DLC 

NCD 

Mixed 



einige Beispiele (Oberflächenschichten) 

Testprinzip: Klötzchen / Platte 

Ni-PTFE 

SSt50 0 / St50 S 0 NiP-PTFE / NiP-PTFE 

Hartchrom / St50 

Ni mittel P / St50 

Ni hoch P / St50 

Ni-PTFE / St50 


0 

0,20,40,60,81,01,2 

Reibzahl [-] 

Einlagerung von 

PTFE-Partikeln 

(0,1 – 0,25 µm) 

in NiP-Matrix 

Hartchrom / Ni-PTFE 

NiP-PTFE / Hartchrom 

Ni mittel P / Ni-PTFE 

NiP hoch P / NiP-PTFE 


of Tribology 

0 

0,20,40,60,81,01,2 

Reibzahl [-] 

8



Beispiele: Hochleistungspolymere 



of Tribology 

Stift/Scheibe-Tests 

(bei ca.150 °C), 

Reibpartner: 100Cr6, 

pU-Wert 4 MPa m/s 



Beispiele: Hochleistungspolymere 

Last Last [N] 

[N] 

50 

40 

30 

20 

10 

0.2 0.2 

0.3 0.3 

0.3 0.3 

0.3 0.3 

0.3 0.3 0.3 0.3 

0.4 0.4 

0.5 0.5 

0.4 0.4 

0.5 0.5 

0.5 0.5 

0.3 0.3 

0.2 0.2 

pU pv=1 = 1 

pU = 3 

0.2 0.2 

0.2 0.2 

0.7 0.7 

0.6 0.6 

0.5 0.5 

0.7 0.7 

0.7 0.7 

0 

03 

30 

0.0 0.2 0.4 Speed 0.6 06 0.6 [m/s] 

[m/s] 0.8 

Gleitgeschwindigkeit [m/s] 20 


0.7 0.50.6 

0.7 0.50.6 

Reibungsverhalten von MoS2gefülltem 

Polyimid (Kugel-Scheibe- 

Tests in Vakuum, 50 % r.F.) 

pv=10 pU = 10 

50 

40 

pU pv=3 = 3 

Las 

Las st st [N] 

[N] 

10 

L ast [N] 

Reibungsverhalten von graphitgefülltem 

Polyimid (Kugel- 

Scheibe-Tests in Luft) 

Quelle: Bieringer H., Ungerank M., Merstallinger A.: 

Tribologische Werkstoffe in spezieller Umgebung 

(Vakuum). ÖTG-Symposium 2002, 29. Nov. 2002, 

Wiener Neustadt (A), ÖTG Wien, 2002 


of Tribology 

pU pv=1 = 1 

0.05 0.05 

005 005 0.0 0.0 

0.05 0.05 

0.07 0.07 

pv=10 pU = 10 

pU pv=3 = 3 

03 

0 

0.0 0.2 0.4 Speed 0.6 

0.6 [m/s] 0.8 

Gleitgeschwindigkeit [m/s] 

9


Unterschiede von Oberflächen bzw. Rauheitsprofilen 

z 

Rp/RZ � 0,15 

p Z , 

Rp/RZ � 0,30 

Rp/RZ � 0,5 

Rp/RZ � 0,70 


Rp/RZ � 0,85 


of Tribology 

Achtung: Der vielfach 

gebräuchliche Mitten- 

rauwert (Ra (Ra-Wert) Wert) liefert 

keine Information über den 

Charakter der Rauheit im 

Sinne eines tribologisch 

günstigen „rundkämmigen“ 

Profils 

(Typ A – Typ B). 

Auf Grund der 

Bestimmungsmethode 

für Ra ergeben sich 

gleiche Werte für 

Typ B und Typ D! 


Erweiterte Rauheitsauswertung 

Interpretation der Rauheitskuppen 

FlächenrauheitFlankenwinkelverteilung 


Grundmaterial Verschleißzone 

0,36 µm 0,30 µm 

Erwartungswert 5,1° Erwartungswert 4,6° 


of Tribology 

10


Strukturbeinflusste Reibzahlniveaus – 

einige Beispiele 

U (Laser-)texturierte Reibflächen 

Texturierte 

Reibfläche 


dimensionless friction f coefficient 

Quelle: Victor G. Marian: Theoretical modelling of laser textured surfaces. 

Report, WEMESURF NW12, AC²T, Wr. Neustadt (A), 2009 

400 

350 

300 

250 

200 

150 

100 

50 


of Tribology 

dimensionless friction 

coefficient 

dimensionless load 

carrying capacity 

0,007 

0,006 

0,005 

0,004 

0,003 

0,002 

0,001 

0 

0,000 

0,1 0,7 dimensionless 1,3 1,9 2,5dimple 3,1 depth 3,7 4,3 4,9 


Strukturelle Superlubrizität 

Incommensurate Kristallflächen, z. B. aus Graphit / 

Graphene (Monolayer sp2-Bindung) 


Nahezu reibungsfreies Gleiten bei entsprechender 

Orientierung der Gleitrichtung in 

Relation zu den Gitterorientierung 

dimensionlesss 

load carrying 

cappacity 

Simulation auf Basis der Dichte-Funktional- 

Dichte Funktional 

Theory (DFT). 

Quelle: Vernes A., Ilincic S., Vorlaufer G., Franek F.: Ab initio sliding 

of graphene on graphite, Joint ICTP/FANAS Conference on Trends 

in Nanotribology, 19-24.10.2009, Trieste (I) 2009. 


of Tribology 

11


Schmierstoffeinfluss 

Pfannkuchen Pilzformation Pilzformation, 

vernetzt 

Bürste 

Bildung von 

„Polymerbürsten“, 

copolymer PLL-g-PEG 

(poly(L-lysine)-gpoly(ethylen-glycol) 



of Tribology 


Schmierstoffeinfluss – ein biomimetischer Ansatz 

•natürlich 

•neutral 

•wesentlich linear 

•wasserlöslich 

•bioverträglich 

•bio-abbaubar 

•Verzweigungen 5 % 

PLL-g-dex 

(poly(L-lysine)-g- 

dextran 

Quelle: Spencer N.D.: Understanding 

and imitating lubrication in nature. 

ECOTRIB 2009 – 2nd European 

Conference on Tribology, 07- 

10.06.2009, Pisa (I) 2009. 


Dextran Seitenketten 

PLL Backbone 


of Tribology 

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Tribo-Biomimetik-Beispiel: 

(Schmierstoff-)Produktion auf Bedarf 

oder ... Die Fortbewegung der anderen Art! 

Die Schnecke als „Wanderwellenmotor“ Wanderwellenmotor“ mit In-situ-Schmierung 

In situ Schmierung 



of Tribology 

Quelle: Robert Nordsieck, Wien 


Das Wanderwellenprinzip 

Wellenähnliche (Mikro-)Verformungen eines auf einem Stator befindlichen 

piezokeramischen Aktuators werden durch Reibschluss (Schlupf) oder 

Formschluss (Mikroverzahnung) auf 

einen Schlitten oder Rotor übertragen. 

Stator 

Schlitten 

Quelle: M. Hermann, Diss. Uni Stuttgart, 

IKFF-Institutsbericht 14 (1998) 


Wellenähnliche 

Verformungen 

Aktuator 


of Tribology 

Quelle: Fachgebiet Mechatronik, 

Technische Universität Ilmenau 

13


Der Schmierstoff 

Die Substanz ist eine multifunktionelle Gleitflüssigkeit: 

Muzin Muzin, 

bestehend aus großen, langgestreckten Zuckermolekülen 

(� Flüssigkristallen), Eiweißsubstanzen und Wasser. 

Muzin ist 

• wasseranziehend 

(tribologisch wirksam), 

• antibakteriell, 

•pilztötend il töt d und d 

• schützt vor Fressfeinden. 

Der Schleim ist/wird beim Kriechen 

extrem dünnflüssig 

(1/1000 der sonstigen Viskosität)!!! 


Viskosität niedrig 


of Tribology 

Viskosität hoch 


„Virtuelle Verhaltensforschung“ –Molekulardynamische 

Studien zur Reibungswirkung von 

Schmierstoff-/Additivmolekülen 

� Berechnung der zeitlichen Entwicklung eines 

statistischen Molekülensembles durch Integration 

der atomaren Bewegungsgleichungen 

� “Messen” der thermodynamischen Eigenschaften, 

Kräfte, etc. 

� Untersuchung der grundlegenden Wirkungen 

von Adhäsionseffekten, reibung und Veschleiß 

Bond stretching 

(harmonic) 

r 

i 

j 

Bond angle bending 

(harmonic) 


i 

j 

� 

k 

Bond torsions (Fourier series) 

i 

� 

j 

k 

l 


of Tribology 

lubricant film 

nano 

micro 

macro 

Quelle: Eder S., Vorlaufer G., Franek F., Betz G.: 

WTC-IV, 11 – 16 Sept. 2009, Kyoto (J), 2009 

14


Molekulardynamische Studien zur Reibungswirkung 

von Schmierstoff-/Additivmolekülen 

[Hex-Ste-5x7- [Hex-Ste-5x7-4ML] [MeSte-7x9-amo] 

amo] 4 monolayers Stearic acid 

amorphous p 

substrate 

roughness methyl ester 

(C ●●, O ●, H ●) Normalkraftunabhängige 

Reibkraft 

z 

z 

x 

x 

x 

+ Hex 6 monolayers … n-Hexadecan n-hexadecane (C ●,H ●) als (C ●,H Basisöl, ●) 6 Monolagen 

as base oil 

Ste … Stearinsäure (C18: C ●●, O ●, H ●) 

Me … Methylester (C ●●, O ●, H ●) 

Quelle: Eder S., Vorlaufer G., Franek F., Betz G.: Molecular 

Dynamics Simulations of the Tribological Performance of Model 

Lubricant Additives. WTC-IV – 4 th World Tribology Congress, 

Kyoto (J), 2009 


z 


of Tribology 


Reibzahl in Abhängigkeit vom Schmierungszustand 

Festkörperreibung 

�Trockenreibung 

Reibzahl f [-] 

07 0,7 

0,6 

0,5 

0,4 

0,3 

0,2 

0,1 

0 

Grenz(schicht)reibung 

(„ohne“ Schmierung) 

Teilschmierung 

�Mischreibung 

N fmin 


Stribeck-Diagramm 

p 

� 

Umdrehungsfrequenz N [s -1 N t 

] 

(Hydrodynamische) 

Vollschmierung 

�Flüssigkeitsreibung 

p 

� 


of Tribology 

Einfluss der spezifischen 

Lagerlast (Druck p) und 

der Schmierstoff-Viskosität h 

Reibzahlverlauf nur qualitativ! 

15


Strömungsreibung – Senkung durch biomimetische 

Profilierung der Oberfläche 

Die Abteilung Turbulenzforschung des Deutschen Zentrums 

für Luft- und Raumfahrt (DLR) an der TU Berlin Dietrich (W. 

Bechert mit seinen Mitarbeitern) entwickelte Anfang der 

90er Jahre eine der Haifischhaut nachempfundene Oberfläche 

für Flugzeuge („Riblets“, feine Rillen mit ca. 60 µm 

Abstand), die besonders reibungsarm ist. Im Labor wurden 

Reibungsreduktionen von bis zu 10 % gemessen. Quelle ©: University of Capetown 

Ein Flugzeug verbraucht bis zu drei Prozent weniger 

Treibstoff. Der erste Airbus A 340, der im Liniendienst 

der Cathay Pacific Airways mit einer 30-%igen 

Beschichtung fliegt, verbraucht nachweislich ein 

Prozent weniger Kerosin. Bei optimaler Folienbeschichtung 

könnte das Flugzeug wegen des eingesparten 

Treibstoffs 15 Passagiere mehr mitnehmen. 



of Tribology 

Quelle: http://www.uni-saarland.de/fak8/ 

bi13wn/projekte/umsetzung/fischhaut.html 


Beeinflussung der Reibung durch hochfrequente 

Schwingungen 

Quelle: H. Mayer H., Sinn G. et al.: Holzbearbeitung mit Überlagerung 

einer Ultraschall-Wechselbeanspruchung. Berichte aus Energie- und 

Umwelt-forschung 14/2005, BMVIT, 2005 

Aktuelle Untersuchungen (Popov (Popov, TU Berlin Berlin, Experimente sowie Modellrechnungen 

analog dem Tomlinson-Prandtl-Modell) betreffen Haft- und Gleitreibung zwischen 

verschiedenen Stahlsorten, Aluminium, Messing, Kupfer, Titan, Glas, PTFE, Gummi 

und einer schnell oszillierenden Probe aus Stahl. Als Funktion der Schwingungsamplitude 

und der Gleitgeschwindigkeit wurden extrem niedrige (phasenweise sogar 

negative!) Reibzahlen gemessen. 

Quelle: Popov V.L., Starcevic J.: Beeinflussung der Reibung durch Ultraschall. GfT-Fachtagung, Sept. 2008, Göttingen 

(D), GfT – Gesellschaft für Tribologie e.V., 2008 



of Tribology 

16


Reibungswirkungen als integrale Größe 

Lagerreibzahl in Abhängigkeit von Konstruktionsdaten 

(insbesondere Lagerspiel) – Beispiel: Sintergleitlager 

Reibzahl f [-] 

0,12 

0,10 

Si Sinterlager: t l Reibzahl R ib hl / / Schmierfilm 

S h i fil Die Graphiken zeigen die Signal- 

f 

120 

100 

verläufe nach 1 h (dünn strichliert), 

nach 8 h (strichliert) und nach 24 h 

(Vollinie). 

Schmierfilm-Signal 

0,08 

0,06 

0,04 

0,02 

S ü 

80 

60 

40 

D J = 3,5 mm 

20 

� � = 3,0 %o %o 

0,12 

0,10 

0,00 

0 200 400 600 

0 

800 

0,08 

Umdrehungsfrequenz N [min-1] 0 200 400 600 800 

Umdrehungsfrequenz N [min-1] , 

0,06 

Das Lager mit größerem (relativen) 

Lagerspiel läuft energetisch 

günstiger. 


S ü [%] 

[-] 

Reibzahl f 

0,04 

0,02 

0,00 

Sinterlager: Reibzahl / Schmierfilm 

0 200 400 600 800 

Umdrehungsfrequenz N [min-1] 0 


of Tribology 

D J = 3,5 mm 

� = 5,4 %o 


Reibzahniveaus in einem „selbstschmierenden“ 

Gleitlager 

Lagerreibzahlen vollgeschmierter (!) Sintergleitlager aus unterschiedlichen Werkstoffen 

(pulvermetallurgischen Materialien) bei einem relativen Lagerspiel von 

1 – 2 %o und p � 1 MPa 


S ü 


of Tribology 

f 

120 

100 

80 

60 

40 

20 

Schmierfilm-Signaal 

S ü [%] 

17


Resumee 

Typische „niedrige“ Reibzahlen bewegen sich im Bereich von etwa 

0,02 bis 0,2 

Unter günstigen Bedingungen können für konventionelle Konstruk Konstruktionen 

((trockene) Festkörperreibung, diamantähnliche Schichten etc.) 

Reibzahlen von 0,001 bis 0,005 erreicht werden 

Hauptproblem ist die „Nachhaltigkeit“ technischer Maßnahmen zur 

Reibzahlsenkung unter Einfluss von Verschleiß, Alterung, 

Verschmutzung etc. 

Flüssigkeitsgeschmierte Systeme zeigen zumeist größere Reibzahlen; 

die Wahl des Grundschmierstoffes (Basisöl) ( ) und der Additivierung g 

kann in Maßen Verbesserungen erbringen 

Wesentliche Aufgabe ist die abgestimmte Konzeption des 

Gesamtsystems unter Berücksichtigung bestimmter Prioritäten, 

z.B. Fertigungskosten, Wartungsbedarf, Verfügbarkeit und 

Austauschbarkeit von Komponenten, Umweltverträglichkeit 



of Tribology 


TFZ Wiener Neustadt 



of Tribology 

Viktor-Kaplan-Str. 2 

2700 Wiener Neustadt 

AUSTRIA 

18




of Tribology 


Dipl.-Ing. Dr. Friedrich Franek 

1976 Diplomingenieur Allgemeiner Maschinenbau 

an der TU Wien 

Universitätsassistent am Institut für Feinwerktechnik, 

TU Wien 

1980 – 1988 Geschäftsführer der Tribotechnik Forschungsgesellschaft 

m.b.H., Wien 

1981 Promotion zum Dr.techn. 

1984 Habilitation im Fachgebiet Feinwerktechnik mit 

besonderer Berücksichtigung der Tribologie 

seit 1986 Präsident der Österreichischen Tribologischen 

Gesellschaft 

1999 – 2003 Vorstand des Institutes für Mikro- und Feinwerktechnik 

(TU Wien) 

seit 2002 Gesellschafter, Geschäftsführer und wissenschaftlicher 

Leiter des Österreichischen Kompetenzzentrums für 

Tribologie – AC2T research GmbH 



of Tribology 

19


Beispiel: Reibzahl / Rauheit 


Primärer Fortschreitender 

Verschleißangriff 

an Verschleißangriff der bituminösen an Matrix den 

harten Komponenten 

Verschleißbedingte Veränderungen einer Fahrbahnoberfläche 

(Grobasphalt): 

Verschleiß der harten Komponenten mit Glättung zum rundkämmigen 

Rauheitsprofil (begünstigt bei Wasseranwesenheit die Bildung eines 

Gleitfilms („Mikro-Aqua-Planing“) 


of Tribology 


Beispiel: Reibzahl / Rauheit 

Fortschreitender 

NEUZUSTAND 

Verschleißangriff 

Verschleißbedingte Veränderungen einer Fahrbahnoberfläche 

(Feinasphalt): 

Fortschreitender Verschleißangriff an der bituminösen Matrix, 

Herauslösen der Körnchen („Selbstschärfung“) 



of Tribology 

20


Antriebsstrang mit Reibsystemen (“Lamellen”) 

Nutzanwendung 

der Reibung; 

Tendenz zum Ruckgleiten 

� Modellierung und Simulation 


Source: MAGNA STEYR Fahrzeugtechnik AG & Co KG 


of Tribology 




of Tribology 

21


DANKSAGUNG 

Für Beiträge zur Gestaltung bzw. Komplettierung dieser Vortragsunterlagen 

sei insbesondere den im folgenden genannten Personen 

herzlich gedankt: 

Dipl.-Ing. Dr. Andreas Pauschitz 

Dipl.-Ing. Dr. Nicole Dörr 

Dipl.-Ing. p g Dr. Georg g Vorlaufer 


Dipl.-Ing. Martin Jech 

Dipl.-Ing. Christian Monetti 

Der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft mbH 

sowie dem Land Niederösterreich wird für die Unterstützung im 

Rahmen des Kplus-Kompetenzzentrenprogrammes gedankt. 


of Tribology 


Zum Phänomen des Ruckgleitens (Stick-slip) 

Rascher Wechsel 

zwischen Haft- und 

Gleitreibung: g 

FR 

FN 

� Reibschwingungen 

� Triboakustische 

Phänomene (Quietschen, 

Rattern, „Moaning“ etc. 


FR 


of Tribology 

22


The Austrian Center of Competence for 

Tribology 



of Tribology 

23

Zero Friction? Zero Friction? - TECHNO LOG

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