antriebstechnik Innovation Scout 2026

9 KOMPONENTEN UND

9 KOMPONENTEN UND SOFTWARE RECHNEN GEGEN DIE REIBUNG AUF DEM WEG ZUM LUBE TWIN FÜR HOCHBELASTETE REIBKONTAKTE Grundlage für den Lube Twin: Molekulardynamiksimulation eines Reibkontakts unter hoher mechanischer Belastung Reibung verschlingt bis zu 20 Prozent des globalen Energieverbrauchs. Am Fraunhofer IWM entwickelt Professor Michael Moseler nun einen digitalen Zwilling, der atomare Reibungsprozesse in hochbelasteten Tribosystemen berechenbar macht. Die Forschung ermöglicht Konstrukteuren von Lagerungen und Getrieben in Zukunft die Entwicklung energieeffizienterer Maschinen und nachhaltigerer Technologien. Dazu sollen auch frei zugängliche Tools zur Berechnung hochbelasteter tribologischer Reibkontakte entwickelt werden, wie der Wissenschaftler im ergänzenden Interview erklärt.

KOMPONENTEN UND SOFTWARE Reibung ist allgegenwärtig. Wo sich Bauteile gegeneinander bewegen, wird Energie verbraucht. Berechnungen zufolge kostet das weltweit bis zu 20 Prozent des Energieverbrauchs. Und das, obwohl es viele technologische Lösungen zur Reibungsminderung gibt, wie neue Schmierstoffe und Beschichtungen. Wie dieses noch unerschlossene Potenzial zur Energieeinsparung und Nachhaltigkeit gehoben werden kann, das will nun Prof. Dr. Michael Moseler mit der Entwicklung eines digitalen Zwillings für geschmierte Reibkontakte zeigen. Er leitet das Geschäftsfeld Tribologie am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg und ist Professor für die Simulation funktionaler Nanosysteme an der Universität Freiburg. Für die Umsetzung des ambitionierten Forschungsvorhabens erhält er vom Europäischen Forschungsrat einen „ERC Advanced Grant“ in Höhe von 2,5 Mio. Euro für fünf Jahre. Ein ERC Grant zählt zu den wichtigsten Auszeichnungen in der europäischen Forschungsförderung und wird an Spitzenforschende für herausragende wissenschaftliche Forschungsansätze vergeben. Die Herausforderung besteht darin, experimentell unzugängliche reibungsverursachende Prozesse in technischen Systemen, die auf der atomaren Ebene ablaufen, berechenbar zu machen. Hierbei geht es beispielsweise um Viskositätsveränderungen von Schmierstoffen in nanoskaligen Reibspalten oder das Gleiten des dadurch verfestigten Schmierstoffs über Werkstoffoberflächen. DIGITALER ZWILLING FÜR GRENZFLÄCHEN- UND GEMISCHTGESCHMIERTE TRIBOSYSTEME Der Lube Twin zielt vor allem auf hochbelastete Kontakte ab, so wie sie in Wälzlagern oder Zahnradpaarungen (zum Beispiel in Getrieben) auftreten. Wo wird mit der Entwicklung eines digitalen Zwillings für geschmierte Tribosysteme wissenschaftlich Neuland erschlossen? Die nanoskaligen Prozesse in engen Schmierspalten werden in den bisherigen Kontinuumsmodellen für geschmierte Reibkontakte nicht berücksichtigt. Die Grundidee von Lube Twin beruht auf dem radikalen Ansatz, dass eine Kontinuumsbeschreibung von Reibkontakten, die durch wenige Monolagen eines Schmierstoffs getrennt werden, möglich ist. Voraussetzung hierfür ist aber, dass man vorher die atomistischen Mechanismen genau verstanden hat. FÜNF FRAGEN AN PROFESSOR MICHAEL MOSELER ZUM LUBE TWIN Reibung zu optimieren ist eine klassische Ingenieursdomäne. Wo kommen die konventionellen Konzepte an ihre Grenzen? Klassische thermo-elasto-hydrodynamische Schmierungsmodelle gehen davon aus, dass ein mikroskopisch dicker Schmierfilm die Reibpartner trennt. Dadurch, dass viele Bauteile immer mehr an ihrer äußersten Leistungsgrenze ausgelegt werden, kommt es vermehrt zur Grenzreibung, bei der die Schmierfilme nur noch wenige atomare Lagen dick sind oder sogar vollständig aus den Kontakten gedrückt werden. Dieses Reibregime gilt es berechenbar zu machen, um die nächsten Generationen von tribologischen Kontakten zu optimieren. Es gibt unendlich viele verschiedene technische Systeme, in denen Reibung und Schmierung eine Rolle spielen. Welche davon können mit dem Lube Twin verbessert werden? Warum stehen gerade jetzt die Chancen für die Entwicklung von Lube Twin gut? Auf welche Vorarbeiten stützt sich das Projekt? Eine erste Simulationskampagne hat für einige Schmierstoffe gezeigt, dass der oben beschriebene Multiskalenansatz zu einer erstaunlich genauen Vorhersage der Schmierung hochbelasteter Kontakte führt. Dazu musste die Schmierstoffrheologie sehr präzise untersucht werden. Nun muss dies für alle technisch relevanten Schmierstoffe erfolgen. Was bei dem Ansatz außerdem noch fehlt, sind mögliche chemische Reaktionen des Schmierstoffs mit den reibenden Oberflächen. Die unglaublichen Fortschritte auf dem Gebiet der KI-basierten interatomaren Kraftfelder ermöglicht es nun, auch die Tribochemie zu berücksichtigen. Wie profitieren Konstrukteure und Entwickler in einigen Jahren von Lube Twin? Im Rahmen des Lube Twin ERC-Projekts wird ein Pythonbasierter Baukasten zur Berechnung hochbelasteter tribologischer Reibkontakte entstehen, der Entwicklern freizugänglich gemacht werden wird. Natürlich wird das Lube Twin- Team nach Beendigung des Projekts auch der Ingenieurwelt zur Verfügung stehen, um bei der optimalen Nutzung dieses Baukastens zu unterstützen. www.antriebstechnik.de antriebstechnik Marktübersicht 2026 45