Angewandte FuE zu nachhaltigen Schmierstoffen für Ihr Unternehmen

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Nachhaltige Schmierstoffe: Für eine umweltfreundliche Tribologie

 

Nachhaltige Schmierstoffe: Für eine umweltfreundliche Tribologie

Das Team "Nachhaltige Schmierstoffe und Tribochemie" entwickelt innovative Lösungen, um Reibung und Verschleiß zu reduzieren, ohne die Umwelt zu belasten.

Was bedeutet Nachhaltigkeit?

Für uns bedeutet Nachhaltigkeit nicht nur die Reduzierung von Reibung und Verschleiß, sondern auch die Reduktion von Umweltbelastungen, die Sicherstellung einer langfristigen Verfügbarkeit und effizienten Nutzung von Ressourcen. Unser Ziel ist es, Schmierstoffe zu entwickeln, die nicht nur die Leistung verbessern, sondern auch einen positiven Einfluss auf die Umwelt haben und sich für eine Kreislaufwirtschaft eignen.

Unsere Maßnahmen für nachhaltige Schmierstoffe umfassen:

  • Reduktion von Reibung und Verschleiß: Reibung und Verschleiß sind entscheidende Faktoren bei der Nachhaltigkeit von Tribosystemen, da sie die Lebensdauer und Effizienz beeinflussen. Unsere Forschung umfasst daher die Supraschmierung, eine innovative Technologie, die Reibung (Reibwert < 0,01) und Verschleiß (spez. Verschleißrate k < 10-9 mm³/(N·m)) auf ein Minimum reduziert, unter Verwendung nachhaltiger Schmierstoffe. Durch die Entwicklung von Tribosystemen mit supraschmierenden Eigenschaften streben wir danach, die Effizienz tribologischer Systeme zu maximieren und den Energieverbrauch zu minimieren.
  • Gezielte Materialauswahl: Die Auswahl der Schmierstoffe (Basismaterial und Additive) erfolgt unter Berücksichtigung ihrer Herstellung, Verfügbarkeit, Umweltverträglichkeit und Eignung für eine Kreislaufwirtschaft. Wir entwickeln unter anderem Modellschmierstoffe auf Basis von Wasser oder Polyglykolen, die nicht nur effektiv sind, sondern auch umweltfreundlich. Zusätzlich untersuchen wir nachhaltige Basisstoffe und Additive, deren Auswahl ebenfalls unter Berücksichtigung ihrer Umweltverträglichkeit und ihrer Eignung für eine Kreislaufwirtschaft erfolgt.
  • Lebenszyklus-Analysen (LCA) und Vergleich mit aktuellen Tribosystemen: Zur Bewertung der Tribosysteme setzen wir zusammen mit Forschungspartnern den Fokus auf LCA und den Vergleich mit aktuellen Tribosystemen, um sicherzustellen, dass die Tribosysteme nicht nur die Anforderungen an Leistung und Effizienz erfüllen, sondern auch einen positiven Beitrag zur Nachhaltigkeit leisten.

FuE-Leistungen zu nachhaltigen Schmierstoffen für Ihr Unternehmen

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3D-Lasermikroskopie zur Oberflächen- und Verschleißanalyse

Tribologische Modellversuche

 

  • Prüfungen an gängigen Modellprüfsystemen (u.a. Stift-Scheibe, Kugel-Platte) bei Rotation oder Oszillation
  • Rheologische Untersuchungen (auch nach Norm)
  • Hochdruckrheologie

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Schneckengetriebe-Prüfstand: Anwendungsnahe Prüfung unterschiedlicher Schmierstoffe und Materialien an einem Schneckengetriebe. Messung der Effizienz und Bestimmung von Verschleiß und Korrosion.

Tribologische Bauteilprüfungen und Systemanalyse

 

  • Methodenentwicklung zur anwendungsnahen Prüfung des Einsatzverhaltens von Materialien und Schmierstoffen
  • Prüfung von neuen Schmiersoffen in Wälz und Gleitlagern
  • Tribologische Prüfungen an Schneckengetrieben
  • Lebenszyklus-Analysen (LCA) in Kooperation mit Partnern
  • Vergleich mit dem Stand der Technik
  • Kreislauffähigkeit
  • Lebensdauerbewertung

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Hochauflösende Oberflächenanalytik zur Identifikation der tribologischen Mechanismen

Schadens- und Materialanalysen

 

  • Hochauflösende Oberflächenanalytik (REM-EDX, XPS)
  • Schmierstoffzersetzung (IR-Spektroskopie, Rheologie)
  • Korrosion (u.a. Stromspannungskurven, Cyclovoltammetrie, elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS))

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Tribologische Prüfung von unterschiedlichen Gleitlagern zur Ermittlung von Reibung und Verschleiß in Abhängigkeit des Schmierstoffs, Materials und des Belastungskollektivs

Entwicklung von Prüftechniken

 

  • Adaption unterschiedlichster Geometrien zur tribologischen Charakterisierung
  • Modellprüfungen und anwendungsnahe Untersuchungen 

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Entwicklung von Schmiersoffen für die Kreislaufwirtschaft

Entwicklung von Tribosystemen und Werkstoffsubstitution

 

  • Entwicklung kundenspezifischer Tribosysteme wie z.B. die Entwicklung elektrisch leitfähiger Modellschmierstoffe
  • Identifikation vielversprechender Additivsysteme (u.a. ionische Flüssigkeiten)
  • Identifikation und Entwicklung supraschmierender Systeme (Reibwert < 0,01) durch gezielte Kombination von Werk- und Schmierstoff
  • Integration neuer Materialien und Technologien in bestehende oder neue Tribosysteme
  • Prüfung unterschiedlichster Materialien (Polymere, Metalle, Keramik)
  • Entwicklung wasser- oder polyglykolbasierter Modellschmierstoffedie sich für die Kreislaufwirtschaft eignen 

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Anwendungsnaher Nachweis der Supraschmierung mit einem Gleitpad-Tribometer und molekulardynamik-Simulation zwischen zwei oxidierten Siliziumcarbid-Oberflächen (blau: Wasser, gelöste Ionen: violett).

Supraschmierung für neue Gleitlager

In technischen Anlagen wird Reibung vielfach über Wälz- oder Gleitlager reduziert: Gleitlager punkten mit einem einfachen Aufbau und niedrigen Kosten, weisen allerdings Reibwerte von ca. 0,1 auf und eine sinkende Energieeffizienz bei höheren Drehzahlen. Wälzlager kommen zwar auf Reibwerte von lediglich 0,01, jedoch sind sie komplizierter aufgebaut, lauter und teurer. Daher greifen Konstrukteure – den höheren Reibwerten zum Trotz – vielfach auf die einfacheren Gleitlager zurück.

Eine Lösung, damit Gleitlager ebenso ressourceneffizient wie Wälzlager werden, könnte künftig die Supraschmierung sein: Sind Materialien, Oberflächen und Schmierstoff sehr gut aufeinander abgestimmt, werden extrem niedrige Reibwerte realisierbar. Bislang lassen sich suprageschmierte Modellsysteme im Labor realisieren. Die Herausforderung ist deren Langzeit- und Temperaturstabilität unter Praxisbedingungen. Auch sind vielfach spezielle Materialien notwendig, die nur unter einer bestimmten Gasatmosphäre stabil sind.

Im Fraunhofer-Projekt SupraSlide wurde ein Baukasten für Supragleitlager entwickelt, der eine Energieersparnis von 90% im Vergleich zu herkömmlichen Gleitlagern ermöglicht. Zusätzlich wurden drei Demonstratoren realisiert: eine E-Achse für Elektrofahrräder, Gleitlager und Gleitringdichtungen für Pumpen sowie ein Positionierungssystem für die Robotik.

Weitere Informationen:

Blogeintrag: »SUPRASLIDE« – Das Baukastensystem für supraschmierende Werkstoffe und nachhaltige Schmierstoffe

Projektprofil: SupraSlide: Supragleitlager für maximale Energieeffizienz und Präzision

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