Der Einsatz von Kühlschmierstoffen ist mit einem hohen Energie- und Kostenaufwand verbunden. Demgegenüber steht eine limitierte Wirkintensität der eingesetzten Medien, insbesondere hinsichtlich der Schmierwirkung. Wesentliche Ursachen dafür sind die hohen Kontaktnormalspannungen und Temperaturen in der Spanbildungszone. Daraus leitet sich der Bedarf ab, weitere Schmierstoffe zu erforschen und entwickeln, die einen effizienteren und damit auch energie- und ressourcensparenderen Einsatz erlauben. Quasikristalle bieten hier einen vielversprechenden Ansatz, da sie über außergewöhnliche tribologische Eigenschaften verfügen, die sich im Wesentlichen in geringen Reibungswiderständen niederschlagen. Diese Eigenschaften sind aufgrund der hohen mechanischen Stabilität der Quasikristalle auch bei großen Drücken zu erwarten und konnten zudem in einem sehr breiten Temperaturintervall nachgewiesen werden. Im Rahmen eigener Voruntersuchungen wurde gezeigt, dass Quasikristallpulver, das mit einer konventionellen Kühlschmier-Emulsion gemischt wird, den Reibungswiderstand in der Spanbildungszone erheblich reduzieren kann.

Das Ziel des vorliegenden Projektes ist es, die identifizierten Zusammenhänge in ihren Wirkmechanismen zu ergründen und damit die Basis zur Entwicklung quasikristallbasierter Schmierstoffe für die spanende Fertigung zu legen. Das zur Erreichung dieses Ziels vorgesehene Arbeitsprogramm ist in der Abbildung dargestellt. Zunächst soll in Grund­lagen­unter­suchungen im Orthogonalschnitt die Interaktion mit verschiedenen flüssigen Kühlschmierstoffen sowie der Einfluss verschiedener Korngrößen der Quasikristallpulver auf die Schmierwirkung untersucht werden. In einem nächsten Schritt ist geplant, die Eignung der Quasikristalle als Additiv für Öle zur Minimal­mengen­schmierung zu untersuchen. Neben dem sich einstellenden Schmiereffekt im Vergleich zu den Flüssigkeiten ohne Feststoffpartikel stehen auch mögliche Herausforderungen bei der Verdüsung der Medien im Fokus der Experimente. Zum Abschluss des beantragten Projektes ist vorgesehen, im Rahmen von Drehversuchen den Einfluss der Reibungsminderung durch Quasikristalle auf die Verschleißevolution der Werkzeuge zu untersuchen. Da der Verschleißfortschritt stark temperaturabhängig ist, sollen mithilfe eines innovativen Versuchsstandes die Temperaturen auf der Spanfläche des Werkzeuges gemessen werden. Diese dienen im Vergleich zur Trockenbearbeitung und der Kühlschmierung mit konventionellen Medien als weitere Messgröße, um die Schmierwirkung der Quasikristalle beurteilen zu können.