Festwalzen, Kugelstrahlen, Verfestigen. Mechanische Oberflächenbehandlung

Mechanische Oberflächenbehandlungen wie Kugelstrahlen und Festwalzen sind wichtige industrielle Verfahren, die dazu dienen, oberflächennahe Bereiche zu verfestigen und Druckeigenspannungen in randnahen Bauteilbereichen einzustellen. Bei vielen Komponenten des Maschinen- und Anlagenbaus, der Automobiltechnik oder der Luft- und Raumfahrttechnik steigert dies die Schwingfestigkeit und verlangsamt den Prozess des Verschleißens.

Was Fragen zu Einflüssen von Fertigungsprozessen auf die Bauteilrandschicht angeht, ist Deutschland auch im weltweiten Vergleich wissenschaftlich herausragend. Gleiches gilt für Arbeiten zur Optimierung von Bauteileigenschaften hinsichtlich Ermüdung, Reibung oder Korrosion. Dadurch hat sich Deutschland in einem Bereich profiliert, der auch international auf ein stetig steigendes Interesse stößt. Stand in der Vergangenheit das Kugelstrahlen und dessen Bewertung wissenschaftlich im Vordergrund, geht es heute eher um einen Gesamtblick auf sämtliche Verfahren der mechanischen Oberflächenbehandlung, also um einen integralen Ansatz im „Surface-Engineering“. Hier liegt ein wichtiger Forschungsansatz für die nächsten Jahre.

Konsequenter Leichtbau über die Randschicht

Wenn es zukünftig gelingt, die Festigkeit eingesetzter Werkstoffe durch mechanische Oberflächenbehandlungen weiter zu verbessern, sind vor allem im Leichtbau maßgebliche Ergebnisse zu erwarten. Dies hätte erhebliche Einsparungen von Energieaufwendungen im industriellen Betrieb von Maschinen oder Anlagen zur Folge. Vor allem aber käme diese Entwicklung beim Einsatz in Autos oder Flugzeugen dem Hightech-Megatrend der Mobilität zugute. Hier könnten Ressourcen deutlich effektiver eingesetzt werden – ein weiterer entscheidender Wettbewerbsvorteil für den Wirtschaftsstandort Deutschland.

Wichtige Herausforderungen liegen dabei nicht zuletzt darin, das Bewusstsein für die Vorteile einer mechanischen Oberflächenbehandlung gerade bei jenen Prozessen zu schärfen, bei denen die Idee des „Surface Engineering“ momentan noch nicht im Zentrum steht, Bauteileigenschaften durch die Verfahren aber deutlich verbessert werden können. In diesem Umfeld wird eine differenzierte Untersuchung der Robustheit der Verfahren gegenüber Einflüssen in industriellen Prozessketten und unter wirtschaftlichen Aspekten vonnöten sein. Dabei sind auch Messtechniker*innen gefragt, die eine Sensorik für die Überwachung des Prozessergebnisses entwickeln. Beide Aspekte erfordern mehr Aktivitäten in Wissenschaft und angewandter Forschung.