Herstellung und Optimierung von thermisch gespritzten, tribologisch wirksamen Schichtsystemen auf Leichtmetall-Zylinderlaufflächen

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Leichtbau gewinnt in der modernen Produktentwicklung des Maschinenbaus zunehmend an Bedeutung, insbesondere in der Automobilindustrie, wo der Einsatz von Leichtmetallwerkstoffen erhebliche Gewichtsreduzierungen ermöglicht. Dies verbessert die Wirtschaftlichkeit, Leistungsfähigkeit und Umweltverträglichkeit von Fahrzeugen. Allerdings ist der Einsatz von Leichtmetalllegierungen unter hohen tribologischen oder thermomechanischen Belastungen, wie sie im Motor und Antriebsstrang vorkommen, eingeschränkt. Thermisch gespritzte Schichtverbundlösungen bieten ein vielversprechendes Werkstoff- und Fertigungskonzept, um diese Herausforderungen zu meistern. Hierbei übernehmen verschleißbeständige Hartstoffschichten die extremen Oberflächenbelastungen, während das Leichtmetallsubstrat die strukturellen Eigenschaften und das geringe Gewicht sichert. Diese Forschungsarbeit untersucht und entwickelt Lösungen für neue ultraleichte Motorenkonzepte, indem geeignete Werkstoffverbundsysteme durch thermisches Spritzen auf die Zylinderlauffläche von Aluminiumdruckguss-Kurbelgehäusen aufgetragen werden. Dadurch kann auf Laufbuchsen aus Grauguss oder Stahl verzichtet werden. Zudem wird der Einfluss verschiedener Prozessparameter auf die Verbundeigenschaften durch experimentelle und numerische Analysen ermittelt, um sowohl den Fertigungsprozess als auch die Betriebszuverlässigkeit der Schichtverbundsysteme zu optimieren, wobei die gezielte Einstellung v