La combinación de recubrimiento sin PFAS y microestructuración a base de láser (derecha) permite el uso de lubricantes a base de agua. Crédito: Fraunhofer-Gesellschaft
Desde hélices de barcos hasta turbinas eólicas y cosechadoras, los sellos son cruciales para garantizar la funcionalidad en cualquier sistema técnico con piezas móviles. Para aumentar su durabilidad, se han hecho principalmente de plásticos que contienen PFA, mantenidos con lubricantes a base de petróleo. Eso es cierto en los diferentes lugares donde se usan, desde centrales eléctricas hasta vehículos de motor. Por lo tanto, los defectos y daños no solo causan daño económico, sino que también pueden tener un impacto ambiental sustancial porque los lubricantes y los productos químicos ingresan al medio ambiente.
“Conocidos como ‘Forever Chemicals’, sustancias per-es y polifluoroalquilo, o PFA para abreviar, acumularse en el medio ambiente, no se pueden descomponer y también plantear riesgos para la salud. La próxima prohibición en la UE está poniendo a la industria en un lugar aún más estrecho.
“Además de eso, alrededor de un millón de toneladas métricas de lubricantes que contienen petróleo se usan solo en Alemania cada año. Un solo litro puede contaminar hasta un millón de litros de agua subterránea. Y eso da como resultado suelos grasos, alimentos contaminados y ecosistemas destruidos.
“Nos propusimos encontrar una solución que aborde todos estos desafíos juntos”, explica Matthias Trenn, jefe del equipo de estructuración de superficie en el Instituto Fraunhofer para la Tecnología de Láser ILT.
Sellos prospectivos que benefician el medio ambiente
El proyecto fue un éxito completo: los investigadores del Instituto Fraunhofer para la Tecnología de Láser ILT y el Instituto Fraunhofer para Mecánica de Materiales IWM se unieron en el Proyecto PureWaterseal para desarrollar sellos con visión de futuro que no solo son libres de PFA, sino que también son adecuados para lubricantes basados en agua.
Para lograr esto, los expertos de Fraunhofer IWM, dirigidos por Manuel Mee, jefe del equipo de recubrimientos tribológicos, desarrollaron recubrimientos de carbono (DLC) tipo diamantes diseñados para componentes de plástico sin PFAS. En combinación con la estructuración láser de Fraunhofer ILT, los investigadores reducen deliberadamente la tensión interna y la carga mecánica, no igualmente en todas partes, sino localmente en puntos individuales.
Esto mantiene la integridad estructural del recubrimiento al tiempo que optimiza sus propiedades funcionales, como la resistencia al desgaste y la fricción reducida. Como resultado, los sellos tienen una vida útil significativamente más larga. La combinación del recubrimiento y la microestructuración también hace posible usar lubricantes a base de agua, que anteriormente no era factible.
“The development of the seals is an important step in advancing ecofriendly production methods since PFAS enters the environment primarily during manufacturing and not as much in application. We are protecting resources and ecosystems by using exclusively non-harmful substances. At the same time, our seals are an optimum fit for even sophisticated functional challenges,” says Christof Koplin, head of the Polymer Tribology and Biomedical Materials team at Fraunhofer IWM.
Juntos para una implementación rápida
Los especialistas de Fraunhofer están trabajando estrechamente con empresas asociadas que se centran en diferentes aplicaciones para garantizar que su solución lleve a la práctica industrial rápidamente, con éxito y más amplia posible. Los prototipos iniciales ya están en uso en bombas en las centrales eléctricas geotérmicas. Ahora el objetivo es transferir el proceso a instalaciones y sistemas más grandes y pasar a la producción de series.
Al mismo tiempo, los científicos de la investigación están optimizando sus sellos de manera continua, dirigiendo diferentes áreas de aplicación y necesidades del cliente. Los planes para un spin-off que los mercados de estos desarrollos ya están en proceso.
Los asistentes a Laser World of Photonics 2025, celebrados del 24 al 27 de junio, tendrán la oportunidad de aprender sobre la solución ecológica y sus futuras perspectivas. Los investigadores presentarán los resultados de su proyecto en la cabina conjunta del Fraunhofer-Gesellschaft, Booth 431 en el Hall A3.
Proporcionado por Fraunhofer-Gesellschaft
Cita: los sellos sin PFA funcionan con lubricantes a base de agua (2025, 2 de junio) recuperados el 2 de junio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-06-pfas-free basado–lubricantes.html
Este documento está sujeto a derechos de autor. Además de cualquier trato justo con el propósito de estudio o investigación privada, no se puede reproducir ninguna parte sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona solo para fines de información.
