Am Beispiel von Schleifmaschinen soll mit Hilfe einer neuartigen Stirling-Maschine bisher ungenutzte Maschinenabwärme rekuperiert werden. Hierfür wird ein entsprechender Versuchsträger erarbeitet, hergestellt und im Zusammenspiel mit einer Schleifmaschine betrieben. Im Ergebnis wird eine Einsparung von Elektroenergie für Werkzeugmaschinen von 10 Prozent durch Rückführung der Wärmeenergie in den Fertigungsprozess erwartet. Den Schwerpunkt der Arbeiten bei HEROLD bilden der Entwurf und die Konstruktion mit beispielhafter Fertigung eines Versuchsträgers. Der Anspruch besteht in der Gestaltung einer mechanischen Lösung, welche deutlich weniger als ein Prozent Reibleistung in Bezug auf den Gesamtwirkungsgrad beim Betrieb benötigt. Weiterhin müssen Mechanismen erarbeitet werden, welche der diskontinuierlichen Bewegung des Arbeitskolbens entgegenwirken, damit sich die Verdrängerplatte im Arbeitsraum nicht verkantet. Weiterhin muss der Arbeitsraum durch völlig neu zu konzipierende Einrichtung ausreichend abgedichtet werden, wobei die eingesetzten Dichtelemente möglichst keine Zunahme an Reibleistung hervorrufen sollen. Nicht zuletzt bedarf der schlagartige Bewegungsauflauf von Arbeitskolben und Verdrängerplatte einer Energiespeichereinrichtung, welche die 'Totpunkte' überbrückt. Auf der Grundlage einer neuen Fügetechnologie sollen dann die einzelnen Komponenten zu einem Stirling-Motor montiert werden, welcher schon bei Temperaturdifferenzen von 40K die Eigenreibung überwindet und mehr als 650W Leistung bereitstellt. Zur Umsetzung der geplanten Forschungsarbeiten erfolgt zuerst die Analyse des Technikstandes, um Einsatzparameter und Eigenschaften existierender Lösungen für Dicht-, Lager- und Federspeichersysteme herauszuarbeiten. Im nächsten Schritt werden alternative Lösungen erarbeitet und im Gesamtkontext bewertet. Die herausgearbeitete Vorzugslösung wird als Versuchsträger hergestellt und erprobt.
Herkömmliche Mineralöl-Kühlschmierstoffe bergen Nachteile beispielsweise hinsichtlich Kostenentwicklung, Ressourcenverbrauch, mikrobiellem Befall, Verträglichkeit gegenüber Mensch und Umwelt, Werkstückreinigung, Entsorgung und einschränkenden gesetzlichen Vorgaben. Das Ziel des Vorhabens ist es daher, einen Mineralöl- und Biozid-freien, gesamtprozess- und materialübergreifenden, Glycerin-basierten Kühlschmierstoff in Varianten für die spanende Metallbearbeitung zu entwickeln. Mit Hilfe von Fluidversionen als Prototypen werden dabei diverse Bearbeitungsprozesse untersucht und deren Realisierbarkeit mit dem Glycerin-Fluid demonstriert. Zur Umsetzung arbeitet der Antragsteller mit zwei Instituten der TU Braunschweig zusammen, die Expertisen in den Bereichen spanende Metallbearbeitung sowie Chemie und Analytik von Kühlschmierstoffen besitzen. Übergeordnet wird es vorbereitet, den nachwachsenden Rohstoff Glycerin in eine neue, technische Wertschöpfungskette einzubringen. Um dem Glycerin-Kühlschmierstoff Praxisrelevanz zu verleihen, bedarf es primär des Ausbaus der Einsatzmöglichkeiten sowohl hinsichtlich der Bearbeitungsverfahren als auch der zu bearbeitenden metallischen Werkstoffe. Hierfür werden im Verbund der Projektteilnehmer jeweils gezielt Formulierungsvarianten des Glycerin-Fluids entwickelt und getestet. Im Detail erforderlich sind dafür grundlegende chemisch-analytische, tribologische und anwendungstechnische Untersuchungen, Tests mit relevanten Bearbeitungsverfahren, wie Drehen, Fräsen, Bohren, Schleifen und Werkstoffen, wie Aluminium-, Stahl-, Buntmetall-Legierungen, im Versuchsfeld flankiert von chemisch- und analytisch-basierten Verbesserungen z.B. hinsichtlich der Leistungsadditivierung und des Alterungsverhaltens, ein exemplarischer Praxistest bei einer Anwenderfirma, Methodenentwicklungen zur Überwachung und Pflege des neuartigen Kühlschmierstoffs im Einsatz sowie die Betrachtung des Wirtschaftlichkeitsaspektes.