Hybridschmierung

Hybridschmierung ist ein Schmierkonzept, das die Vorteile von Hydrodynamischer oder Elastohydrodynamischer Schmierung mit einer Grenzschmierung durch feste Schmierstoffe verbindet. In hybriden Systemen tragen sowohl ein dünner Feststoffschmierfilm oder eine Festschicht an den Kontaktflächen als auch ein Fluidfilm zur Reibungs- und Verschleißminderung bei. Die Festschicht kann durch Beschichtungen an Bauteilen oder durch Feststoffpartikel in der Schmierflüssigkeit bereitgestellt werden.

Der fluidmechanische Anteil überträgt Last im Mittel, während die Feststoffkomponente an den höchsten Belastungspunkten Grenzreibung reduziert und Verschleiß verhindert. Typische Festschmierstoffe sind MoS2, Graphit, WS2, Graphen oder Nanokomposite; Beschichtungen wie DLC (diamantartige Kohlenstoff) oder keramische Schichten erhöhen die Haftung und Temperaturstabilität. Die Schmierölzusätze oder Partikel bilden in der Grenzschicht eine schmierige, meist schichtartige Struktur, die den direkten Metallkontakt reduziert.

Hybridschmierung findet Anwendung in Lagern, Getrieben, Turbinensystemen und Werkzeugmaschinen, wo Betriebspunkte zwischen hohen Lasten und geringen Geschwindigkeiten wechseln. Zu den Vorteilen gehören geringere Reibung, verbesserte Verschleißfestigkeit, längere Serviceintervalle und potenziell geringerer Energieverbrauch. Sie ermöglicht Betrieb in Bereichen, in denen herkömmliche Flüssigkeits- oder Grenzschmierung allein an ihre Grenzen stößt.

Zu den Herausforderungen gehören die Langzeitstabilität der Feststoffschicht, Adhäsion und Ablösung, thermische Belastung, Kompatibilität mit Schmierstoffen und Kosten. Die Forschung konzentriert sich auf Modelle der Misch- und Grenzreibung, die Optimierung von Feststoffzusätzen und Beschichtungen sowie fortschrittliche Mess- und Bildgebungsverfahren zur Charakterisierung der Grenzschicht.