Selbstschmierende Schichten für elektrische Kontakte

Oberflächen 09. 12. 2019
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Forschungsinstitut fem ist Partner in großem Verbundprojekt

Wer die aktuelle Diskussion rund um das Thema Energiewende verfolgt, der weiß, dass eine wesentliche Voraussetzung für deren Gelingen die Gewährleistung einer sicheren und stabilen Übertragung der Energie ist. Daher sind langzeitstabile stromführende Verbindungen, beispielsweise an Ladesäulen für Elektromobile oder in gasisolierten Schaltanlagen, von größter Bedeutung für die Funktionssicherheit von Energieanlagen beziehungsweise für die Zuverlässigkeit der Energieübertragung.

Damit die dabei verwendeten, mit Edelmetallen beschichteten Kontakte auch bei hohen Steckzyklen – das heißt wenn sie sehr oft gezogen und eingesteckt werden – unversehrt bleiben, werden sie derzeit mit Kontaktschmiermitteln behandelt. Diese verringern den Reibverschleiß im Betrieb und ermöglichen die geforderten, mitunter sehr langen Einsatzzeiten. Diese Schmiermittel haben jedoch verschiedene Nachteile: Sie ­müssen temperaturbeständig sein und sehr ­exakt dosiert werden, und sie altern, zersetzen sich und bilden mit der Zeit Rückstande, die den Kontaktwiderstand erhöhen. An diesem Punkt setzt nun ein neues Forschungs­projekt mit dem Titel Kontakt- und Langzeitverhalten selbstschmierender ­Beschichtungen in stromtragenden Verbindungen der Elektro­energietechnik an. Ziel ist die Entwicklung von galvanischen Silber-Dispersionsschichten mit selbstschmierenden Eigenschaften. Diese neuartigen Schichten sollen die nachträglich aufgebrachten Schmiermittel irgendwann überflüssig machen.

Die beiden Forschungspartner, das Institut für Elektrische Energieversorgung und Hochspannungstechnik (IEEH) an der TU Dresden und das in Schwäbisch Gmünd ansässige Forschungsinstitut Edelmetalle + Metallchemie (fem), trafen sich unlängst in Dresden auf der Auftaktveranstaltung des Verbundprojekts, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramms über ­einen Zeitraum von drei Jahren mit insgesamt etwa 1,3 Millionen Euro gefördert wird.

Auch das Interesse und die Beteiligung der Industrie ist sehr hoch: Die Verbundpartner Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH & Co. KG und Composite Coatings Services GmbH sowie die assoziierten Partner Henze BNP AG, Dr.-Ing. Max Schlötter GmbH & Co. KG, Siemens AG und Stäubli Electrical Connectors GmbH, arbeiten gemeinsam mit den Forschungsinstituten an der Entwicklung der Silberbeschichtungen, in die vorwiegend sogenannte hexagonale Bornitridpartikel als Festschmierstoff eingelagert werden sollen.

Am fem werden diese Schichten im Labormaßstab erzeugt. Eine Simulationssoftware hilft den Forschern dabei, den Einbau und die Verteilung der genannten Partikel zu optimieren. Auch ein großer Teil der umfangreichen Charakterisierung der Schichten – Kennwerte für ihr Reibungsverhalten, mechanischen oder thermischen Eigenschaften – findet am fem statt. Das IEEH in Dresden untersucht dagegen die elektrischen Eigenschaften der Schichten und führt Reibverschleißversuche an realen Steckverbindern durch. Am Ende steht nach den Worten von Dipl.-Ing. Heidi Willing vom fem zwar noch nicht das marktreife Produkt, aber durch das Know-how der beteiligten Industriepartner können die Dispersionsschichten gegen Projektende sogar auf industriellen Probenkörpern im Technikumsmaßstab hergestellt und qualifiziert werden.

Weitere Informationen zu diesem Thema sind auch in einer Kurzmitteilung des fem zu finden!

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