Elektrotribologische Eignung von Schmierstoffen Virtuelles Labor bewertet und optimiert Schmierstoffe

Forschende des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM haben im Verbundprojekt „Lube.Life“ ein virtuelles Schmierstofflabor entwickelt, mit dem sich die Auswirkungen elektrischer Felder auf die Stabilität von Schmierstoffen bestimmen und vorhersagen lassen.

In tribologischen Systemen wie Lagern, Getrieben und Dichtungen beeinflussen elektrische Felder die Wirksamkeit von Schmierstoffen und somit auch die Lebensdauer eingesetzter Bauteile. Besonders kritisch ist die elektrische Aufladung in der Elektromobilität oder in Windkraftanlagen. Dort werden große Mengen an Schmierstoff verwendet, die etwa die Lager der Rotoren schmieren, um die Reibung und so den Verschleiß zu reduzieren. Das Schmiermittel kann über die Zeit degradieren, was im schlimmsten Fall zum Totalausfall der Anlage führt. Die Degradation wird unter anderem durch die in den Schmierstoffen eingesetzten Additive ausgelöst, die von den elektrischen Feldern beeinflusst werden. Kurzfristige oder dauerhafte Entmischung dieser Zusätze können zu Spannungsdurchschlägen führen und Bauteile schädigen.

Echtzeitüberwachung von Schmierstoffen

Im Verbundprojekt „Lube.Life“ wurde nun ein Sensorsystem, bestehend aus Infrarot-, Feuchtigkeits-, Akustik- und Reibungssensoren sowie die passende Auswerteelektronik für eine Echtzeitüberwachung solcher Schmierstoffe entwickelt. Wie das Fraunhofer IWM mitteilt, werden die Sensorsignale in einer Software des Projektkoordinators QASS GmbH gesammelt und in einem virtuellen Schmierstofflabor, dem Herzstück der Software, analysiert. Dies ermögliche die Bewertung bestehender Schmierstoffe auf ihre elektrotribologische Eignung sowie die Qualifizierung von Additiven in den Schmiermitteln, aber auch die Vorbewertung beim Design eines Schmierstoffs. Ziel sei es unter anderem, durch geeignete Nachadditivierungen den Schmierstoff zu stabilisieren, um die Nutzungsphase zu verlängern.

Vielfältige Anwendungsbereiche

Die Forschenden des Fraunhofer IWM können aber auch zahlreiche andere Parameter des Schmierstoffs physikalisch berechnen, wie dessen Viskosität, Wärmeleitfähigkeit sowie seine chemische Reaktionsfreudigkeit mit Oberflächen. In Interaktion mit dem Virtuellen Schmierstofflabor ließe sich dann ermitteln, welche Auswirkungen die Zugabe einer bestimmten Menge eines Additivs auf das Schmiermittel hat. Es könnten aber auch Benachrichtigungen über die Auslösung eines Wartungsauftrags oder zur automatisierten Nachdosierung von Additiven erfolgen.

Neben der Überwachung von Windkraftanlagen ist das echtzeitfähige dezentrale Analyse- und Prognosesystem für Schmierstoffe auch in Industrie- und Produktionsanlagen sowie in Kraftwerken denkbar. Anstelle starrer Wartungsfristen könnten Betreiber die Wartung flexibilisieren und den Gegebenheiten anpassen. Aber auch bei der Auslegung von Schmierstoffen kann das virtuelle Schmierstofflabor seine Stärken ausspielen und wichtige Hinweise für neue Formulierungen liefern.

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