Reibungsminderung

Reibungsminderung bezeichnet Maßnahmen zur Verringerung des Reibungswiderstands bei der Relativbewegung zweier Oberflächen. Physikalisch wird die Reibungskraft F_f durch F_f = μ N beschrieben, wobei μ der Reibungskoeffizient und N die Normalkraft ist. Ziel ist es, μ zu senken, den Kontakt zu trennen oder die Kontaktfläche zu optimieren, um Energieverluste, Verschleiß und Wärmeentwicklung zu reduzieren.

Schmierung ist die häufigste Maßnahme zur Reibungsminderung. Schmierstoffe bilden entweder einen Film zwischen den Oberflächen oder wirken fest auf den Kontaktflächen. In der Hydrodynamik sorgt ein ausreichender Schmierfilm für nahezu trennende Kontakte (hydrodynamische oder elastohydrodynamische Schmierung), während Grenzschmierung am Kontakt stattfindet, wenn der Film zu dünn ist. Zusätzlich werden Festschmierstoffe wie Graphit oder MoS2 sowie Beschichtungen durch PVD/CVD (zum Beispiel DLC, metallische Schichten) eingesetzt, um den Reibungskoeffizienten zu reduzieren.

Oberflächen- und Werkstofftechnik ergänzt die Schmierung: Glätten, Härten, Oberflächenstrukturen oder Mikro-/Nanostrukturen können Kontakte weniger verschleißen lassen. Dünne Schutzschichten, keramische oder metallische Beschichtungen verringern das direkte Kontaktbereich und senken μ.

Anwendungsbereiche reichen von Maschinenbau, Antriebstechnik, Automotive und Turbinen bis zur Medizintechnik. Typische Ziele sind geringerer Energieverlust, längere Lebensdauer und geringerer Verschleiß.

Wichtige Einflussfaktoren sind Temperatur, Druck, Betriebstemperatur, Geschwindigkeit, Schmierstoffreinheit und Kontaktebene. Reibungsminderung kann Grenzen haben, etwa bei hohen Lasten, extremen Temperaturen oder Verschleißzuständen. Tribologie als Fachgebiet analysiert und optimiert diese Systeme.