Energiesparen durch neue Schmierstoffe

Auf der Suche nach hochwirksamen Schmiermitteln sind Materialforscher auf eine aussichtsreiche Substanzklasse gestoßen: Flüssigkristalle. Hauptsächlich werden Flüssigkristalle  in Computer- und Fernseh-Bildschirmen eingesetzt, da sich mit Ihnen die Lichtdurchlässigkeit einzelner Punkte auf dem Display steuern und so Bilder erzeugen lassen. Die kettenförmige Struktur der Flüssigkristalle sorgt aber auch für außergewöhnliche mechanische Eigenschaften. Bringt man eine solche Substanz zwischen zwei sich gegeneinander bewegende Oberflächen, ordnen sich die Moleküle automatisch so an, dass die Viskosität in Reibrichtung gering ist; dadurch werden auch die Reibungsverluste minimal. Werden Flüssigkristalle als Schmierstoffe eingesetzt, vermindern sie Reibung und Verschleiß erheblich und senken dadurch den Energieverbrauch.

Um Flüssigkristalle für industrielle Anwendung nutzbar zu machen, wurde das Verbundprojekt „Flureb – Entwicklung und Qualifizierung von mesogenen Schmierstoffen"  im Rahmen der Fördermaßnahme KMU-innovativ gefördert. Forscher und Praktiker aus der Industrie entwickelten zunächst eine Messtechnik, um das Reibungsverhalten der flüssigkristallinen Schmierstoffe an Gleitlagern zu untersuchen. Dabei stellten sie fest, dass die Reibwerte der neuartigen Schmiermittel nicht nur beim Anfahren, sondern sogar über einen weiten Geschwindigkeitsbereich des Gleitlagers extrem niedrig waren. Im Projekt konnten die zugrunde liegenden Mechanismen des Reibungsverhaltens entschlüsselt sowie weitere Zusätze entwickelt werden, um die Eigenschaften für technische Einsatzzwecke zu verbessern und beständiger zu machen.

Die Potenziale von Flüssigkristallen als hochwirksame Schmiermittel konnten im Projekt Flureb eindrucksvoll aufgezeigt werden. Für die Ergebnisse des Projektes wurde der Forschungsverbund mit dem Wissenschaftspreis des Stifterverbandes für die Wissenschaft 2014 ausgezeichnet. Da die Herstellung der flüssigkristallinen Schmierstoffe derzeit noch nicht im industriellen Maßstab erfolgt, sind die Kosten im Vergleich zu Standardschmierstoffen allerdings hoch. Einsatzmöglichkeiten bieten sich daher aktuell vor allem für Gleitlager, die mit kleineren Mengen an Schmierstoffen auskommen. Dies trifft beispielsweise auf Sintergleitlager von Elektromotoren zu, von denen in Deutschland mehr als 80 Millionen Stück jährlich produziert werden. Gleiches gilt für Hochgeschwindigkeitsspindeln spanabhebender Bearbeitungsmaschinen, die hochpräzise Oberflächen herstellen. Erweisen die flüssigkristallinen Schmierstoffe in der Praxis ihre Tauglichkeit, können sie in vielen industriellen Anwedungsfeldern beitragen, den Energieverbrauch zu reduzieren und die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Wirtschaft zu erhöhen.