IEA AMT Task 12: Neuartige 2D Werkstoffe und laserbasierte Oberflächenverfahren zur Steigerung der Ressourceneffizienz in Mobilitätsanwendungen

Reibung und Verschleiß verursachen global enorme Kosten und CO2 Emissionen. Dabei sollen Maschinen immer zuverlässiger werden. Innerhalb des Task 12 werden neuartige Konzepte seitens Materialentwicklung und Oberflächenverfahren näher beleuchtet und vorangetrieben, um Reibung und Verschleiß zu reduzieren.

Kurzbeschreibung

Die Schmierung von Maschinenelementen zur Gewährleistung der Einsatzfähigkeit von Anlagen und damit der Vermeidung von Wartungskosten ist auch im Zeitalter der Digitalisierung und der E-Mobilität ein zentrales und hoch relevantes Thema weltweit. Nach Schätzungen von Holmberg und Erdemir sind ca. 23 % des gesamten weltweiten Energieverbrauchs auf Reibung und Verschleiß zurückzuführen. Davon entfallen ungefähr 20 % auf die Überwindung von Reibung und 3 % auf die Wartung/Reparatur verschleißbedingter Schäden (Holmberg, K., & Erdemir, A. (2017). Influence of tribology on global energy consumption, costs and emissions. Friction, 5(3), 263-284.).#

Abbildung 1 zeigt sehr deutlich die weltweiten Energie- und Kostenaufwendungen sowie CO2 Emissionen (Daten aus dem Jahr 2017) bedingt durch Reibung und Verschleiß aber auch die möglichen Einsparungen an Energie, Kosten und CO2 Ausstoß für vier große Bereiche, wenn man auf einer Zeitskala von 8 Jahren tribologische Konzepte zur Senkung von Reibung und Verschleiß implementieren würde. Besonders energieintensiv sind hierbei der Transportsektor- und die Energiewirtschaft (Holmberg, K., & Erdemir, A. (2017). Influence of tribology on global energy consumption, costs and emissions. Friction, 5(3), 263-284.).

Abbildung 1: Energieverbrauch, Kosten und CO2 Emissionen sowie jeweilige Einsparungen durch tribologische Maßnahmen auf einen Zeitraum von 8 Jahren gerechnet [Holmberg & Erdemir].

Das Ziel dieses Annexes ist es, sich mit neuartigen 2D-Materialien (z.B. MXene, Graphen/Graphenoxid, Übergangsmetalldichalkogenide) und laserbasierten Oberflächenverfahren (Direct Laser Interference Patterning) zu beschäftigen, die maßgeblich zur Verringerung von Reibung und Verschleiß und somit zur Langlebigkeit und Ressourceneffizienz beitragen.

In Task 12 sollen zunächst im Rahmen einer Literaturstudie Informationen gesammelt werden. Im Anschluss folgen experimentelle Arbeiten der teilnehmenden Länder im Kontext der Synthese und Charakterisierung neuer 2D Materialien. Nächste Schritte umfassen die Zusammenarbeit mit „Schwester" TCPs wie AMF oder HEV sowie die Organisation von Workshops und Dissemination mit entsprechenden Deliverables wie Newsletter und Konferenzbeiträgen.

Des Weiteren wurde bereits eine YouTube Webinar Reihe 2D MaT seitens TU Wien gegründet. Dort finden einmal im Quartal eingeladene Fachvorträge aus der Forschung und Industrie von renommierten KollegInnen statt

Das letzte ExCo Meeting fand vom 26.06-29.06.2023 in Wien statt.

Teilnehmende Staaten

Österreich (Leitung), Deutschland, China, UK, USA, Brasilien

Kontaktadresse

Projektleitung

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Carsten Gachot
Institut für Konstruktionswissenschaften und Produktentwicklung E307
Forschungsbereich Tribologie
Technische Universität Wien
Lehárgasse 6, 1060 Wien
Tel.: +43 (1) 58801 30763
E-Mail: carsten.gachot@tuwien.ac.at