Forschungsprojekte des Fraunhofer IWM

Die hohen thermischen und korrosiven Belastungen von tribologischen Systemen in modernen Verbrennungsmotoren und Gas- und Wasserstoffturbinen führen zu einem hohen Entwicklungsaufwand der Gleitlagerwerkstoffe. Am Fraunhofer IWM wurde eine neue effiziente Prüfmethodik entwickelt, um diese hochtemperaturbeaufschlagten, ungeschmierten Tribosysteme zu qualifizieren.

Das Gesamtziel des Vorhabens war die Erhöhung der Belastbarkeit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer tribologisch höchstbeanspruchter Komponenten in Gasmotoren. Insbesondere wurden Konzepte für effizientere Motoren mit erhöhtem mechanischem Wirkungsgrad entwickelt, die emissionsarm sind. Erreicht wurde dies durch den Einsatz verbesserter Werkstoffe und Schmierstoffe für Motorkomponenten in thermisch und tribologisch am höchsten belasteten Bereichen, vor allem im Bereich der Ventilführung und des Ventilsitzes.

Die Bauweise von Elektromotoren ist eine bestimmende Größe bei der Leistungsdichte. Mit additiven Fertigungsverfahren und hybriden Werkstofflösungen können hierbei neue Gestaltungsräume erschlossen werden. Ziel sind leistungsstarke, umweltfreundliche und geräuscharme Antriebe für die Mobilität der Zukunft.

Das BISYKA-Projekt hat einen neuartigen Synthesekautschuk entwickelt, der 30 bis 50 Prozent weniger Abrieb verursacht und somit eine vielversprechende Alternative zu Naturkautschuk für LKW-Reifen bietet. Durch die Integration spezifischer Biokomponenten und die Analyse von Löwenzahnkautschuk konnten die mechanischen Eigenschaften optimiert werden.

Im Rahmen des Projektes CoLifeHy wird eine Simulationsmethode zur Vorhersage der Lebensdauer von Wälzlagern im Kontakt mit Wasserstoff entwickelt.

Im Projekt E-Bear 2 sollen nachhaltige Schmierstoffe für die elektrisch programmierbare Reibung identifiziert werden. Das Ziel besteht darin, Reibung in Gleit- und Wälzlagern gezielt durch elektrische Potentiale zu reduzieren. Dazu werden ionische Flüssigkeiten als Additiv in nicht ölbasierten Schmierstoffen eingesetzt, um den CO2-Fußabdruck zu minimieren. Durch die gezielte Steuerung der Oberflächenchemie wird nicht nur der Reibwert bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen optimiert, sondern auch der Verschleiß minimiert.

SupraSlide zielt darauf ab, Supraschmierung vom Labor in die industrielle Anwendung zu überführen. Dies ermöglicht einfach aufgebaute und kostengünstige Gleitlager mit extrem niedrigen Reibwerten und eine Energieeinsparung von bis zu 90%.

Es besteht ein beträchtlicher Entwicklungsbedarf für einsatzsichere und langlebige Komponenten, um die Rohstoffförderung aus größeren Meerestiefen leistungsfähiger und sicherer zu machen. Gleitlager und Gleitringdichtungen sind Schlüsselkomponenten in Pumpen, die die Zuverlässigkeit und Betriebsdauer von Subsea-Anlagen begrenzen. Ziel des Verbundvorhabens SubSeaSlide war die Entwicklung und Qualifizierung extrem verschleißbeständiger, energieeffizienter und zuverlässiger Gleitkomponenten für Anwendungen im Subsea-Bereich.

Zum Aufbau der Wasserstoff-Infrastruktur fehlen derzeit Berechnungskonzepte zum Festigkeitsnachweis. Eine ideale Ausgangsbasis ist die bei vielen Unternehmen bereits etablierte FKM-Richtline. Im Projekt werden Berechnungsbeispiele für ausgewählte Anwendungsfälle aus der Industrie erarbeitet und überprüft, wie der Festigkeitsnachweis unter Druckwasserstoffatmosphäre angewandt und modifiziert werden muss. Dies stellt die Ausgangsbasis für die zukünftige Erweiterung der Richtlinien dar.

FEATHER hat sich zum Ziel gesetzt, eine Stahl-Legierung für die nächste Generation von Wasserstoffbehältern zu entwickeln, die eine Festigkeitssteigerung von 30 % gegenüber der derzeitigen Lösung aufweist, für hohe Drücke geeignet ist und gleichzeitig eine sichere Anwendung garantiert.