Industrielle Schmiermittel für die Automobilbranche

Ob auf der Straße oder im Weltraum, neue Grenzen sind oft mit rauen Umgebungsbedingungen verbunden. Um diesen Bedingungen zu trotzen, greift die Industrie auf die Chemie zurück.

Wir sorgen dafür, dass fortschrittliche Industrien reibungslos funktionieren

Über Branchen und Anwendungen hinweg gibt es ein gemeinsames Ziel: die Effizienz zu steigern, ohne Kosten und Leistung zu beeinträchtigen. Ob es sich nun um ein Industrieunternehmen handelt, das Stillstandzeiten reduzieren möchte, einen Hersteller von Komponenten für die Luft- und Raumfahrtindustrie, der die Lebensdauer von Komponenten verlängern möchte, oder einen Automobilhersteller, der den Kraftstoffverbrauch senken möchte – überall ist Innovation gefragt. Häufig sind Innovationen mit raueren Umgebungsbedingungen verbunden – höhere Temperaturen, ätzende Chemikalien oder extreme Drücke.

Nehmen wir beispielsweise die Automobilindustrie: Die Motoren werden kleiner, um die immer höheren Anforderungen an die Senkung des Kraftstoffverbrauchs zu erfüllen. So hat die amerikanische Umweltagentur EPA für das Jahr 2025 die Zielmarke von 54,5 Meilen pro Gallone Kraftstoff für den durchschnittlichen Verbrauch festgelegt – eine Steigerung um 49 % gegenüber dem Effizienzstandard von 2017. Die Vorschriften in der EU sind noch strenger. So soll der Verbrauch 2021 5,6 Liter auf 100 km betragen (57 Meilen pro Gallone). Durch dieses Downsizing der Motoren sind die Temperaturen unter der Motorhaube signifikant angestiegen, von 120 °C (248 °F) in den frühen 2000er-Jahren auf heute fast 200 °C (392 °F)¹ . Wie gehen die Automobilhersteller mit diesen höheren Temperaturen um, ohne die Leistung der Kfz zu beeinträchtigen? Sie haben sich an die chemische Industrie gewandt, um Hochleistungswerkstoffe und -bauteile zu finden, z. B. Krytox™ Hochleistungsschmiermittel.

Die oben beschriebenen Normen bedeuten enorme Sprünge in nur wenigen Jahren, vor allem für eine Branche, die fast ausschließlich auf Verbrennungsmotoren setzt, eine Technologie, die rund 150 Jahre alt ist. Während Elektro- und Hybridautos der Industrie helfen können, diese Norm zu erfüllen, werden bis 2025² nur 25 % der Autos über Elektromotoren verfügen, prognostiziert ein Bericht.

Nicht zuletzt dank der Beiträge der chemischen Industrie finden die Automobilhersteller jedoch neue Wege, um diese ehrgeizigen Effizienzziele mit herkömmlichen Verbrennungsmotoren zu erreichen. Chemours zum Beispiel bietet Krytox™, synthetische Schmiermittel, die in zahlreichen Anwendungen über viele Jahre – sogar Jahrzehnte – eingesetzt werden können. Und weil sie fast ausnahmslos vollständig inert sind, haben sie sich zu kritischen Komponenten für viele Branchen entwickelt, darunter Luft- und Raumfahrt, Automobil, Lebensmittelverarbeitung, Kraftstoff, Energieerzeugung und mehr.

Mit weniger Aufwand mehr erreichen

Um die Anforderungen eines geringeren Kraftstoffverbrauchs zu erfüllen, hat die Automobilindustrie vom üblichen Vierzylindermotor auf drei Zylinder umgestellt. Ein europäischer Automobilhersteller bietet jetzt sogar einen Zweizylindermotor an. Um die Leistung der größeren mit diesen kleineren Motoren zu erreichen, verwenden die Hersteller Turbolader. Laut Angaben eines US-Herstellers liefert sein 1,0-Liter-Turbomotor mit drei Zylindern sogar tatsächlich mehr Leistung als sein bisheriger 1,6-Liter-Vierzylindermotor.³

Aber ein Turbolader ist ein anspruchsvolles Bauteil. Turbolader, die sich mit bis zu 300.000 U/min drehen, erzeugen mehr Energie und Wärme auf kleinerem Raum. Angesichts der erhöhten Wärmeentwicklung und der unglaublich hohen Drehzahl könnte man erwarten, dass ein Turbo eine kurze Lebensdauer hat. Und ohne ein geeignetes Industrieschmiermittel hätte er das auch.

Zum Glück bieten Krytox™ Schmiermittel auch in diesen zunehmend rauen Umgebungen eine gute Leistung. Dort, wo hohe Temperaturen dazu führen können, dass sich ein herkömmliches Schmiermittel zersetzt oder verbrennt, funktionieren Krytox™ Produkte weiter. Innerhalb seines spezifizierten Temperaturbereichs eingesetzt, der je nach Typ bis zu -70 °C (-94 °F) oder bis zu 399 °C (750 °F) betragen kann – zeigen Krytox™ Schmiermittel in Behältern aus reinem Nickel keinen Abbau oder Zerfall. Im Gegensatz zu Kohlenwasserstoffen sind sie nicht entflammbar und können daher nicht brennen oder verkohlen.

Während die Umgebung im Inneren der Motoren rauer geworden ist, ist die Umgebung im Inneren des Autos einladender geworden. Fortschrittliche Motormanagementsysteme ermöglichen einen ruhigeren Motorlauf, und Elektromotoren sind noch leiser. Dies stellt jedoch eine neue Herausforderung dar, da Quietschen und Knarzen, die zuvor durch Motorgeräusche verdeckt waren, für Fahrer und Beifahrer hörbar werden.

Chemours hat diese neue und sehr vielfältige Herausforderung für die Automobilindustrie angenommen. „Man kann Dinge leiser machen, indem man herkömmliches Schmierfett aufträgt“, sagt Rob French, Chemours Business Development Manager. „Aber nach 20.000 Meilen kann dieses Quietschen wieder auftreten, weil das Fett ausgetrocknet oder in den umliegenden Kunststoff eingezogen ist.“

Chemours war jedoch auch hier wieder in der Lage, eine Lösung zu bieten. „Krytox™ Produkte lösen dieses Problem, weil sie nicht austrocknen, sich nicht zersetzen und während der gesamten Lebensdauer des Fahrzeugs ihren Dienst tun“, erklärt French. „Einmal aufgebracht und gut ist‘s.“

Schmierung in Grenzbereichen

Genau wegen dieser Eigenschaften eignen sich Krytox™ Schmiermittel für noch anspruchsvollere Umgebungen, etwa Luft- und Raumfahrt. In Flugzeugen, Satelliten und Raumfahrzeugen eingesetzt, widersteht dieses Industrieschmiermittel extremen Temperaturen, wechselnden Drücken, Strahlung, Vakuum und mehr.

Die moderne Luftfahrt bringt eine Vielzahl anspruchsvoller Bedingungen mit sich, z. B. wiederholte Temperatur- und Druckveränderungen bis hin zu hohen mechanischen Belastungen und langen Wartungsintervallen. Krytox™ Schmiermittel kommen überall dort zum Tragen, wo sie dazu beitragen, die Lebensdauer von UAV-Systemen in rauen klimatischen Bedingungen zu verbessern oder zur Langzeitschmierung von Kraftstoffpumpen in Flugzeugen und Hydraulikpumpen in Hubschraubern eingesetzt werden.

Außerhalb der Erdatmosphäre werden die Bedingungen noch extremer. Es ist außerordentlich schwierig, ein Schmiermittel zu finden, das sich beispielsweise für Raumanzüge eignet. Im Inneren der Anzüge herrscht normaler Luftdruck, während im Vakuum des Weltraums ein Druck von Null herrscht. Außerdem können ihre Außenhäute Temperaturschwankungen von mehreren Hundert Grad ausgesetzt sein, wenn Astronauten von Sonnenlicht in den Schatten wechseln. Da Krytox™ seine Schmiereigenschaften über einen derart breiten Temperaturbereich beibehält – und nicht wie herkömmliches Schmiermittel aus den Verbindungsstellen austritt – lässt es Raumanzüge in dieser äußerst unwirtlichen Umgebung funktionieren.

Raketenantriebe sind noch härteren Bedingungen ausgesetzt. Sie müssen enorme Energiemengen liefern, während sie sich von der Wärme und dem Druck der Erdoberfläche zum kalten Vakuum des Weltraums bewegen – und dabei unglaublichen Vibrationen standhalten. Auch hier fungiert Krytox™ als Vermittler und schmiert viele der beweglichen Teile eines Raketenmotors, einschließlich der Turbinen und Pumpen, die Kraftstoff und Sauerstoff liefern.

Maßgeschneiderte Lösungen für unterschiedliche Herausforderungen

Praktisch jede Charge Krytox™ Schmiermittel wird für eine bestimmte Anwendung maßgeschneidert. Es ist als Öl oder Fett und in 20 Grundvarianten erhältlich. Aber die Entwickler von Chemours arbeiten auch mit Kunden zusammen, um die Eigenschaften des Schmiermittels an bestimmte Anwendungen und so unterschiedliche Branchen wie Lebensmittelproduktion und Raumfahrt-Satellitentechnik anzupassen. Die Rezeptur kann so eingestellt werden, dass sie Eigenschaften wie Korrosionsbeständigkeit und elektrische Leitfähigkeit aufweist; sie kann für den Betrieb in der großen Kälte des Weltraums – oder in der glühenden Hitze eines Turboladers – angepasst werden.

Auch wenn die Technologie voranschreitet, kann es immer noch unmöglich sein, die Herausforderungen des nächsten Jahres vorherzusagen, geschweige denn die des Jahres 2030. Deshalb spricht Chemours jeden Tag mit Kunden und sucht nach Möglichkeiten, Probleme vorherzusehen und Lösungen anzupassen.