A Fraunhofer Lézertechnikai Intézet (ILT) és Anyagmechanikai Intézet (IWM) úttörő innovációt fejlesztett ki: tartós, környezetbarát tömítéseket, amelyek nem igényelnek káros PFAS vegyszereket, és vízbázisú kenőanyagokkal működnek. Ez a megoldás, amelyet a Fraunhofer közös standján (A3 csarnok, 431-es stand) mutatnak be a Laser World of Photonics 2025 kiállításon június 24. és 27. között, fenntartható módon átalakíthatja az ipart és drasztikusan csökkentheti a környezeti terhelést.
A hagyományos tömítések problémái
A tömítések elengedhetetlenek a műszaki rendszerek – a hajócsavaroktól és szélturbináktól kezdve a betakarító gépekig – zökkenőmentes működéséhez. A mozgó alkatrészek tömítésével és a súrlódás minimalizálásával biztosítják a funkcionalitást. Az eddig használt anyagok, különösen a PFAS-tartalmú műanyagok kőolaj alapú kenőanyagokkal kombinálva azonban jelentős hátrányokkal rendelkeznek. A PFAS-ok, más néven „örök vegyszerek”, felhalmozódnak a környezetben, nem lebomlanak biológiailag, és egészségügyi kockázatot jelentenek. Az ezen anyagokra vonatkozó közelgő uniós tilalom arra kényszeríti az ipart, hogy újragondolja a megközelítését. Továbbá az olaj alapú kenőanyagok, amelyekből Németországban évente körülbelül egymillió tonnát fogyasztanak, hatalmas környezeti károkat okoznak: egyetlen liter akár egymillió liter talajvizet is szennyezhet, olajjal szennyezheti a talajt és elpusztíthatja az ökoszisztémákat.
Ezekkel a kihívásokkal szembesülve a Fraunhofer kutatói célul tűzték ki egy olyan fenntartható alternatíva kidolgozását, amely egyszerre környezetbarát és műszakilag hatékony. A Fraunhofer Future Foundation által finanszírozott pureWaterSeal projekt olyan megoldást eredményezett, amely ötvözi ezeket a követelményeket.
Innovatív technológia a fenntartható fókákért
A Fraunhofer IWM kutatói gyémántszerű szén (DLC) bevonatokat fejlesztettek ki, amelyek kifejezetten PFAS-mentes műanyag alkatrészekhez alkalmasak. Ezeket a bevonatokat nagy kopásállóság és alacsony súrlódás jellemzi, ami jelentősen meghosszabbítja a tömítések élettartamát. Ezzel párhuzamosan a Fraunhofer ILT csapata precíz lézeres strukturálást alkalmazott a bevonatokon belüli mechanikai feszültségek szelektív csökkentésére. Ez az eljárás nem a teljes felületen, hanem meghatározott pontokon csökkenti a feszültségeket, így megőrzi a réteg szerkezeti integritását. A DLC bevonat és a mikrostrukturálás kombinációja lehetővé teszi első alkalommal a vízbázisú kenőanyagok használatát, amelyek az olajbázisú alternatívákkal ellentétben nem szennyezik a környezetet.
Az új technológia nemcsak a környezetvédelmi aggályokat kezeli, hanem megfelel a műszaki rendszerek magas funkcionális követelményeinek is. A tömítések robusztusak, tartósak és alkalmasak igényes alkalmazásokhoz. A gyártás során kulcsfontosságú, hogy kerüljék a perfluor-alkilezett anyagokat (PFAS), mivel itt jelentkezik a legnagyobb környezeti hatás. Ily módon az új tömítések aktívan hozzájárulnak az erőforrások és az ökoszisztémák védelméhez.
A kutatástól a gyakorlatig
Ez a fejlesztés jelentős előrelépést jelent a fenntartható termelési folyamatokban. A tömítések kezdeti prototípusait már sikeresen alkalmazzák geotermikus erőművek szivattyúiban, ahol valós körülmények között bizonyítják működésüket. A kutatók jelenleg azon dolgoznak, hogy a technológiát nagy ipari üzemekbe vigyék át, és optimalizálják a tömegtermelésre. Különböző ágazatokból származó partnervállalatokkal szoros együttműködésben a megoldást továbbfejlesztik a különféle alkalmazásokhoz, hogy széleskörű ipari felhasználást tegyenek lehetővé. Egy spin-off cég létrehozása, amelynek célja a technológia kereskedelmi hasznosításának előmozdítása, már a tervezési szakaszban van.
Egy lépés a jövőbe
Az új tömítések többet jelentenek, mint pusztán műszaki újítást – hozzájárulnak egy fenntarthatóbb iparhoz. A PFAS és az olaj alapú kenőanyagok kiküszöbölésével a környezeti terhelés jelentősen csökken a teljesítmény feláldozása nélkül. Ez a megoldás jól mutatja, hogyan működhet együtt a kutatás és az ipar a sürgető környezeti kihívásokra adott válaszok megtalálásában. A Laser World of Photonics 2025 látogatóinak lehetőségük lesz megismerni a technológiát a Fraunhofer közös standján (A3 csarnok, 431-es stand), és többet megtudni annak lehetséges alkalmazásairól. Ezzel a fejlesztéssel a Fraunhofer Intézetek erős jelzést küldenek a környezetvédelem és a műszaki rendszerek jövőbeli életképessége érdekében.
(Forrás: Fraunhofer Társaság)
