20 Prozent der weltweit erzeugten Energie geht durch Reibung verloren. Mit neuen Materialien, Oberflächen und Schmierstoffen könnten langfristig 40 Prozent davon eingespart werden – das entspricht CO2-Emissionen von mehr als drei Gigatonnen pro Jahr. Einen möglichen Weg dorthin eröffnet die ‚Supraschmierung‘ in Maschinenelementen.
In technischen Anlagen wird Reibung vielfach über Wälz- oder Gleitlager reduziert: Gleitlager punkten mit einem einfachen Aufbau und niedrigen Kosten, weisen allerdings Reibwerte von circa 0,1 auf sowie eine sinkende Energieeffizienz bei höheren Drehzahlen. Wälzlager kommen zwar auf Reibwerte von lediglich 0,01, jedoch sind sie komplizierter aufgebaut, lauter und teurer. Daher greifen Techniker – den höheren Reibwerten zum Trotz – vielfach auf die einfacheren Gleitlager zurück. Eine Lösung, damit Gleitlager ebenso ressourceneffizient wie Wälzlager werden, könnte die Supraschmierung sein: Sind Materialien, Oberflächen und Schmierstoff bestens aufeinander abgestimmt, lassen sich extrem niedrige Reibwerte realisieren. Forschende der Institute Fraunhofer IWM, IWS, IKTS und IPA arbeiten im Projekt ‚SupraSlide‘ daran, die Supraschmierung vom Labor in die Anwendung zu bringen – in enger Wechselwirkung mit Industrieunternehmen.
„Unser Ziel ist, in verschiedenen Anwendungen Supraschmierung zu erreichen. Ganz konkret wollen wir mit einfach aufgebauten und kostengünstigen Gleitlagern Reibwerte erzielen, die diejenigen der Wälzlager erreichen oder sogar noch darunter liegen“, sagt Dr. Tobias Amann, stellvertretender Gruppenleiter am Fraunhofer IWM. Reibwerte von 0,01 oder noch geringer sind das Ziel. Würde man einen solchen Reibwert auf eine Platte übertragen, auf der ein fünf Tonnen schwerer Elefant steht, könnte ein Mensch den Dickhäuter samt Platte mühelos verschieben. Im Bild ist ein anwendungsnaher Nachweis der Supraschmierung mit einem Gleitpad-Tribometer und Molekulardynamik-Simulation zwischen zwei oxidierten Siliziumcarbid-Oberflächen zu sehen (blau: Wasser; violett: gelöste Ionen).
