Die Bewertung von Texturgeometrien von Zylinderlaufbuchsen für Automotormotoren, die durch Femtosekunden-Puls-Laserverarbeitung hergestellt wurden.
The Manufacturing Technology Centre, located in Coventry, United Kingdom, is an independent RTO founded in 2011. As one of the UK’s High Value Manufacturing Catapults (HVMC), the MTC facilitates the industrialization of innovative manufacturing ideas and manufacturing system solutions. Under the MTC’s Component Manufacturing Technology group, Laser Processing forms a significant part of MTC’s capabilities, covering advanced machining, surface engineering, and material joining.
Der S neox optische Profilometer war essentiell, um zu verstehen, wie Laser-Texturierung die funktionale Leistung von Zylinderlaufbuchsen-Segmenten verbessert.
Laserbearbeitung ermöglicht die Entwicklung von konstruierten Oberflächen durch das Aufbringen von Texturen und erzeugt eine verbesserte funktionale Leistung, wie zum Beispiel Oberflächenreibung, taktiles Verhalten, Benetzungseigenschaften und vieles mehr. Laserbearbeitung mit ultrakurzen Pulsdauern im Pikosekunden- und Femtosekundenbereich ermöglicht eine Oberflächentexturierung mit hochdefinierten Mikrogeometrien, Kanten und Endbearbeitungen. 5-Achs-Laserbearbeitung ermöglicht die nahtlose Texturierung von dreidimensionalen Komponenten mit komplexen Profilen.
Der Sensofar S neox 3D optische Profilometer ist zu einem integralen Bestandteil der Entwicklung von Oberflächentexturen am MTC geworden. In einer kollaborativen experimentellen Studie mit einem Automobilunternehmen, im Rahmen des von der Europäischen Union finanzierten Prometheus-Projekts, wurden Oberflächentexturen am MTC entwickelt und auf die gekrümmten Oberflächen von Verbrennungsmotor-Zylinderlaufbuchsen-Segmenten eines Autos mittels eines Femtosekunden-Lasersystems angewendet. Abbildung 1 zeigt ein Beispiel für ein lasertexturiertes Zylinderlaufbuchsen-Segment und die Texturmerkmale mittels 3-D-Profilometrie.
Das integrierte konfokale Mikroskop von Sensofar und die Z-Achsen-Einstellung ermöglichen die vollständige Erfassung der 2D-Topographieschicht (Abbildung 2).
Mit Hilfe der SensoMAP-Software kann die Textur anhand der in Abbildung 3 gezeigten Erfassungssequenz analysiert werden. Zunächst wird eine Profilkurve der Texturmerkmale aus der Topographieschicht extrahiert (Abbildung 3a); dies ermöglicht die Bestimmung der kritischen Abmessungen der Texturgeometrie, wie z.B. Nutbreite und -tiefe. Sowohl das Stufenhöhen-Analysewerkzeug (Abbildung 3b) als auch die Abstandsmessfunktion (Abbildung 3c) können verwendet werden, um diese Schlüsseldaten zu identifizieren, die die Analyse des Übergangs zwischen untexturierter Oberfläche und Texturgeometrie ermöglichen, was für die indikative Reibleistung der lasertexturierten Oberfläche entscheidend ist. Während Abstandsmessungen die Dimension von 2 Punkten auf der Kurve liefern, wie vom Benutzer manuell festgelegt, bietet die Stufenhöhe den mittleren Höhenunterschied und gibt eine genauere Beurteilung der Tiefenänderung durch den Lasertexturierungsprozess.
In dieser Studie mit einem Automobilunternehmen war der S neox optische Profilometer unerlässlich, um zu verstehen, wie die Laser-Texturierung die funktionale Leistung von Zylinderlaufbuchsen-Segmenten verbessert. Insbesondere hat sich die Konfokalmikroskopie als die leistungsstärkste Technologie innerhalb der drei des S neox erwiesen. Mit den Analyse-Software-Fähigkeiten haben wir die Reibleistung der lasertexturierten Oberfläche bewertet.
Mit dem Sensofar und der unterstützenden Software können wir Textur-Designs schnell bewerten und unseren Laser-Texturierungsprozess weiterentwickeln, um Ergebnisse für unsere Kunden zu liefern.
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