Dr. Tobias Amann, Dr. Andreas Kailer

Reibung und Verschleiß verursachen weltweit Kosten von 250 Milliarden Euro und Emissionen von 8 120 Megatonnen CO₂ im Jahr. Nach heutigem Stand der Technik werden spezielle, auf die jeweiligen Anforderungen abgestimmte Schmierstoffe auf Mineralölbasis eingesetzt. Schmierstoffe können darüber hinaus zusätzlich gesundheitsschädliche Substanzen beinhalten und werden oft nicht fachgerecht entsorgt. Die Forschung des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM hat zum Ziel, bestimmte Schmierstoffe auf Mineralölbasis durch wasserbasierte Schmierstoffe zu substituieren. Im Fokus stehen Gleitlager und Getriebe, da diese in vielen technischen Anwendungen (z.B. Elektromotoren, Feinwerktechnik) eingesetzt werden. Die Nachteile von Wasser als Schmierstoff bestehen in der geringen Viskosität, der hohen Korrosivität und im Verdunstungsverhalten. Um aus Wasser einen einsatzfähigen Schmierstoff zu generieren, wurden spezielle oberflächenaktive Substanzen identifiziert, die sich als Additiv im Wasser eignen (ionische Flüssigkeiten, lyotrope Flüssigkristalle).

Wasserschmierung in Getrieben: Im öffentlich geförderten ZIM-Projekt „HydroLube“ werden zusammen mit der Firma Jost Chemicals wasserbasierte Schmierstoffe für Schneckengetriebe entwickelt. Nach der Identifikation vielversprechender Substanzen und Additive konnten mehrere wasserbasierte Modellschmierstoffe mit der Zielviskosität von 460 mm²/s bei 40 °C hergestellt werden. Durch die Kombination von Modellreibversuchen und analytischen Methoden wurde ein Schmierstoffprototyp ausgewählt, der anwendungsnah in einem Schneckengetriebe untersucht wurde. Dazu wurde am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM ein Schneckengetriebeprüfstand aufgebaut. Über eine Laufzeit von 500 Stunden (ca. 10 % der Lebensdauer des Schneckengetriebes) wurde mit dem wasserbasierten Schmierstoff ein vergleichbarer Wirkungsgrad wie mit einem kommerziell erhältlichen Getriebeschmierstoff erzielt (siehe Abb. 1a).

Wasserschmierung in Gleitlagern: Im öffentlich geförderten BMBF-Projekt „HydroSyn“ wurden zusammen mit der Universität Freiburg (IMTEK) und der Firma Dr. Tillwich GmbH Werner Stehr wasserbasierte Schmierstoffe für Gleitlager untersucht. Am IMTEK wurden spezielle Hydrogele hergestellt, die auf Polymeren und DLC-Schichten (diamond-like coating) photochemisch kovalent (CHic-Reaktion) angebunden werden können. Durch die zusätzliche Entwicklung eines wasserbasierten Schmierstoffs mit angepasster Viskosität und spezieller Additivierung konnten bei Gleitlagerversuchen niedrigere Reibwerte als mit einem Referenzsystem erzielt werden (siehe Abb. 1b).

nach oben