Schmierstoffe für Nachhaltigkeit und bessere Funktionalität

Der Hagener Spezialschmierstoffhersteller BECHEM freut sich über den Deutschen Rohstoffeffizienzpreis, den er als Konsortiumsmitglied bei einem Entwicklungsprojekt der Fachhochschule Südwestfalen gewonnen hat. Hierbei handelt es sich um bleifreie Zinkknetlegierungen (ZEP) für Umformprozesse, die als Ersatz für Messing und andere Kupferlegierungen beim Walzen, Pressen, Ziehen oder Schmieden eingesetzt werden können. Das Projekt, das eine verbesserte Energieeffizienz und CO2-Bilanz ermöglicht, unterstützt BECHEM mit einem passenden Schmierstoffkonzept. Das ZEP-Projekt ist breit und in Großserienfertigung anwendbar. Derartige Innovationen sind häufig mit teilweise radikalen Prozessänderungen verbunden, deren Implementierung Zeit und Geld kostet, bis sie sich später möglicherweise zum Industriestandard etablieren.

Gerade jetzt mit Blick auf die Klimaziele rücken wieder Lösungen von BECHEM in den Vordergrund, für die das Unternehmen schon vor Jahren ausgezeichnet wurde. Den ersten deutschen Rohstoffeffizienzpreis erhielt die BECHEM Produktreihe Berufluid. Das sind wasserbasierte Kühlschmierstoffe, die klassische Bearbeitungsöle ersetzen. Bei diesem Gemeinschaftsprojekt des Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV steuerte BECHEM das Schmierungskonzept bei. Erfolgt bei Metallbearbeitungsprozessen der Wechsel von Bearbeitungsölen zu wasserbasierten Kühlschmierstoffen, kann neben der Einsparung endlicher Rohstoffe auch Energie, beispielsweise durch den Wegfall von Kühlungsapparaturen eingespart werden.

Ein weiteres ausgezeichnetes Beispiel für die Veränderung eines Produktionsprozesses, der sich auf die Gesamtwirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit auswirken kann, ist die Vermeidung von Phosphatschichten in der Kaltumformung. Mit einer wachsbasierten Beschichtung entwickelte BECHEM eine Möglichkeit, die in der Drahtherstellung üblichen zinkphosphatbasierten Beschichtungen, die mit hohem Energie- und  Chemieeinsatz verbunden sind, zu ersetzen. BECHEM erhielt hierfür den Effizienzpreis NRW. Das aktuelle Bestreben, Ressourcen zu schonen, zeigt die Weitsicht des Hagener Unternehmens, das diese Produktreihe bereits vor mehr als zehn Jahren entwickelte und in die Serienreife führte. "Bei einigen Anbietern von Kaltstauchdraht und hieraus hergestellten Verbindungsteilen wurde der Produktionsprozess revolutioniert, indem hoch energieintensive Zinkphoshatbäder weggefallen sind ", sagt Harry Hofmann, Leiter der Business Unit Metalworking und ergänzt "mit den wachsenden Anforderungen an den Carbon Footprint produzierter Teile werden Hersteller ihre Prozesse überdenken und neue Wege beschreiten müssen.

Nicht nur in Produktionsprozessen auch in vielen Industriekomponenten spielen Schmierstoffe eine herausragende Rolle. Häufig sind sie integraler Baustein der Konstruktion. Das gilt besonders für Zulieferer in der Automobilindustrie, bei denen der auf der Teilezeichnung festgehaltene Spezialschmierstoff erst die störungsfreie Funktion der Komponente ermöglicht. Grundsätzlich wirken sich Schmierstoffe, weil sie reibungsminimierend wirken, hierbei auch nachhaltig auf den Energieverbrauch aus. Innovative Spezialschmierstoffe trumpfen oft mit besonderem Potenzial, seien es sehr hohe Wirkungsgrade, Einsparung von Roh- und Hilfsstoffen oder die enorme Verbesserung von Produkteigenschaften. Hier können grifftrockene Beschichtungen für Fahrzeugkomponenten angeführt werden, sogenannte Anti-Friction Coatings. Diese trockenen Beschichtungen schmieren jedoch tatsächlich, verleihen neue Produkteigenschaften und ermöglichen innovative Ansätze in der Konstruktion von Komponenten. Populäres Beispiel ist die Beschichtung von Motorkolben. Die Weiterentwicklung in Bezug auf CO₂-Reduzierung des Ottomotors, brachte und bringt deutlich steigende thermomechanische Belastungen mit sich, bei deren Beherrschung die Beschichtung des Kolbenschaftes eine zentrale Rolle spielt.

Bei diesen Gleitlacken ist auch die Mikrokapseltechnologie von Bedeutung. Bei BECHEM sind das mit Schmierstoff befüllte Mikrokapseln, die in Gleitlacken eingebracht sind. Diese verleihen den Beschichtungen neuartige Produkteigenschaften, da die Schmierstoffe quasi nur durch Abrieb – also on demand – mit der aufplatzenden Mikrokapsel an die Schmierstelle abgegeben werden. Hier zeigt sich großes Potenzial hinsichtlich der Vermeidung von Verlust- und Überschmierung sowie der Verleihung von Notlaufeigenschaften und damit hinsichtlich der Produktlebensdauer. Eine völlig neue Dimension kann der Einsatz von Mikrokapseln in Kunststoffbauteilen haben. Spätestens hier mutiert der Schmierstoff zum Hightechmaterial.