Wasserbasierte Hochleistungs-Fluide mit verbesserten tribologischen Eigenschaften

Wasserbasierte Fluide - bislang begrenzt einsatzfähig

Der Einsatz konventioneller, mineralölbasierter Schmierstoffe ist aus ökologischer Sicht zunehmend problematisch: Rund 30-50 % der weltweit verkauften Schmierstoffe gelangen durch Leckagen, Totalverlustanwendungen oder unsachgemäße Entsorgung in die Umwelt. Aufgrund ihrer chemischen Beschaffenheit erfordern diese Fluide umfassende, teure Maßnahmen zum Schutz von Mensch und Natur. Wasser stellt in diesem Zusammenhang eine vielversprechende Alternative dar: Es ist nachhaltig, kostengünstig und umweltverträglich. Erste Anwendungen wasserbasierter Schmierstoffe existieren bereits, insbesondere im Bereich der Kühlschmierstoffe. Ihre flächendeckende Nutzung scheitert jedoch bislang an physikalischen und tribologischen Grenzen. So weisen wasserbasierte Fluide eine vergleichsweise geringe Viskosität und Schmierfilmtragfähigkeit auf, sind korrosionsanfällig und fördern mikrobiologisches Wachstum. Um diese Herausforderungen zu kompensieren, ist gegenwärtig der Einsatz hoher Mengen an Additiven erforderlich. Das wiederum schränkt die Nachhaltigkeit und Umweltfreundlichkeit ein.

Biopolymere für hochleistungsfähige, wasserbasierte Schmierstoffe ohne Glykole

Das übergeordnete Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines leistungsfähigen, wasserbasierten Schmierstoffs mit einem Wasseranteil von über 50 %, der gänzlich auf mineralölbasierte Komponenten und Glykole verzichtet. Die Schmierstoffsysteme sollen sich künftig nicht nur auf Kühlschmierstoffe beschränken, sondern gezielt auch in anspruchsvolleren Anwendungsbereichen wie Hydraulik- und Getriebesystemen eingesetzt werden können. Die angestrebte Formulierung soll eine hohe Schmierfilmtragfähigkeit aufweisen und zugleich die tribologischen Defizite des Wassers durch den Einsatz maßgeschneiderter biobasierter Polymeradditive ausgleichen. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Reduktion des Additivbedarfs durch intrinsisch oberflächenaktive und reibungsmindernde Eigenschaften der eingesetzten Biopolymere. Ziel ist es, durch innovative Materialentwicklung eine neue Klasse nachhaltiger Schmierstoffe zu etablieren, die sowohl ökologisch als auch funktional überzeugt.

Maßgeschneiderte Modifikation von Biopolymeren optimiert die tribologischen Eigenschaften der Fluide

Im Rahmen dieses Projekts fokussieren wir uns am Fraunhofer IVV auf zwei unterschiedliche Klassen von Naturstoffpolymeren, die wir gezielt zur Verbesserung ihrer tribologischen Eigenschaften modifizieren und in Schmierstoffformulierungen eingebringen. Ziel ist es, dass wir durch maßgeschneiderte molekulare Eigenschaften eine hohe Schmierfilmtragfähigkeit sowie eine ausgeprägte Werkstoffaffinität erzielen.

Um die Funktionalität dieser neu entwickelten Biopolymere unter realen Bedingungen zu bewerten, werden sie anschließend in praxisnahe Schmierstoffsysteme integriert. Dabei kombinieren wir gezielt bestehende Additivsysteme, sowohl konventionelle als auch biobasierter Herkunft, um Synergien zu identifizieren und die Kompatibilität innerhalb komplexer Formulierungen abzusichern. Die resultierenden Fluide werden anschließend in anwendungsspezifischen Tests durch Industriepartner – insbesondere Schmierstoffhersteller – auf ihre Funktionalität in realen Einsatzszenarien geprüft. Ziel ist eine umfassende Bewertung der Einsatzfähigkeit, wobei sowohl die Leistung als auch ökologische und ökonomische Gesichtspunkte Berücksichtigung finden.

Langfristig wird erwartet, dass durch die gewonnenen Erkenntnisse nicht nur eine verbesserte Schmierstoffformulierung für Hydraulikanwendungen bereitgestellt werden kann, sondern auch neue Impulse für den Einsatz wasserbasierter Schmierstoffe in Getriebefluiden und Kühlschmierstoffen entstehen. Damit leistet das Projekt einen wichtigen Beitrag zur Transformation der Schmierstoffindustrie hin zu nachhaltigeren, umweltverträglichen und zugleich leistungsfähigen Produkten.