Leitende Schmierstoffe schützen künftige Elektromotoren

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Ionische Flüssigkeiten machen Schmiermittel leitfähig

Mit Blick auf dieses sich abzeichnende Problem lautet die Strategie von Schmirmal: Neue Schmiermittel sollen durch den Zusatz passender Substanzen leitfähig werden. Damit wirken sie gar nicht erst als Isolator. So bauen sich keine Spannungen mehr auf, und deshalb bleibt auch der potenziell zerstörerische Funkenschlag aus. „Es gibt mehrere Strategien, um dies zu erreichen“, erklärt Dornhöfer. „Man könnte dem Fett feine Metallpartikel beimischen, um den Strom zu leiten. Aber dann wirkt das Schmierfett auch als Schleifmittel, das verbietet sich natürlich.“ Besser geeignet sind sogenannte ionische Flüssigkeiten. Chemisch betrachtet sind das Moleküle, die eine elektrische Ladung tragen (Ionen). „Ionische Flüssigkeiten leiten den Strom, und daher mischen wir diese Substanzen in unsere Schmierfette“, sagt Dornhöfer.

Nach ungezählten Versuchsreihen gibt es inzwischen Fette, die dem Strom immer weniger Widerstand entgegensetzen. Anders formuliert: Das Schmierfett leitet die Elektronen im Kugellager wie gewünscht ab und verhindert so die unerwünschten elektrischen Überschläge. Ausgangsmaterial war ein industrielles, kommerziell erhältliches Schmierfett. „Durch den Zusatz der richtigen ionischen Flüssigkeiten in der Kombination mit leitfähigem Kohlenstoff lässt sich dessen Widerstand inzwischen um das Zehnmillionenfache verringern“, berichtet der Bosch-Wissenschaftler. Dies reicht aus, um die unerwünschten elektrischen Entladungen zu vermeiden.

Höhere Lebensdauer für viele Maschinenelemente

Das Fett ist schwarz gefärbt, ähnelt aber sonst weitgehend dem bisherigen. Derzeit ist Dornhöfer unter anderem damit beschäftigt, alle Eigenschaften des Schmierfetts zu untersuchen. Außer der hohen Lebensdauer der Lager gehören dazu Hitzebeständigkeit und Kältefließfähigkeit. Zudem muss sichergestellt sein, dass sich die Korrosions-Schutzwirkung des Fettes durch die neuen Zusätze nicht verschlechtert. Auch darf das Fett Mensch und Umwelt nicht gefährden. All dies wird derzeit im Rahmen des BMBF-Projektes geprüft. „Die bisherigen Ergebnisse sind sehr vielversprechend“, sagt Dornhöfer. Am Erfolg sind viele Wissenschaftler beteiligt, die interdisziplinär und über bestehende Grenzen hinweg zusammenarbeiten. „Jeder für sich alleine kann diese Suche nicht bewältigen. Wir alle tragen etwas bei und lernen dabei voneinander“, sagt Dornhöfer. Das Projekt läuft noch bis zum April 2015. „Die Chance ist groß, dass die Schmierfette im Anschluss industriell eingesetzt werden können“, ergänzt Dornhöfer.

Der Nutzen dieser Arbeit geht weiter über die Anwendung in Elektromotoren hinaus. Die neuen Schmiermittel erhöhen die Lebensdauer und Zuverlässigkeit von höchstbelasteten Maschinenelementen, insbesondere Wälz- und Gleitlagern und Getriebekomponenten. Bei gleicher Baugröße lässt sich die Leistungsfähigkeit verbessern – oder, unter Beibehaltung der Leistungsfähigkeit, die Baugröße verringern. Zugleich helfen die Schmiermittel dabei, den Energieverbrauch zu reduzieren, beziehungsweise den Wirkungsgrad zu erhöhen. (sh)

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