Joints sans PFAS, lubrifiés à l'eau
La création d'une entreprise dérivée qui commercialisera ces développements est d'ores et déjà prévue
Des chercheurs du Fraunhofer sont parvenus à mettre au point de nouveaux joints durables, exempts de substances nocives pour l'environnement telles que les PFAS et adaptés aux lubrifiants à base d'eau.
Des hélices de bateaux aux éoliennes et aux moissonneuses, les joints sont essentiels pour garantir la fonctionnalité de tout système technique comportant des pièces mobiles. Pour accroître leur durabilité, ils sont principalement fabriqués à partir de plastiques contenant des PFAS, entretenus avec des lubrifiants à base de pétrole. Cela vaut pour les nombreux endroits où ils sont utilisés, des centrales électriques aux véhicules à moteur. Les défauts et les dommages ne causent donc pas seulement un préjudice économique, mais peuvent également avoir un impact environnemental considérable, car les lubrifiants et les produits chimiques pénètrent dans l'environnement.
Connues sous le nom de "produits chimiques à vie", les substances per- et polyfluoroalkyles (PFAS) s'accumulent dans l'environnement, ne peuvent pas être décomposées et présentent également des risques pour la santé. L'interdiction prochaine dans l'UE met l'industrie dans une situation encore plus délicate. En outre, environ un million de tonnes de lubrifiants contenant du pétrole sont utilisés chaque année rien qu'en Allemagne. Un seul litre peut contaminer jusqu'à un million de litres d'eau souterraine. Il en résulte des sols gras, des aliments contaminés et des écosystèmes détruits. Nous avons cherché une solution qui permette de relever tous ces défis", explique Matthias Trenn, chef de l'équipe de structuration des surfaces à l'Institut Fraunhofer de technologie laser (ILT).
Des joints d'étanchéité tournés vers l'avenir et bénéfiques pour l'environnement
Le projet a été une réussite totale : Grâce au financement de la Fraunhofer-Zukunftsstiftung (Fondation Fraunhofer pour l'avenir), les chercheurs de l'Institut Fraunhofer de technologie laser ILT et de l'Institut Fraunhofer de mécanique des matériaux IWM ont fait équipe dans le cadre du projet pureWaterSeal pour développer des joints d'avenir non seulement exempts de PFAS, mais également adaptés aux lubrifiants à base d'eau.
Pour ce faire, les experts du Fraunhofer IWM, dirigés par Manuel Mee, chef de l'équipe Revêtements tribologiques, ont mis au point des revêtements en carbone de type diamant (DLC) conçus pour les composants en plastique exempts de PFAS. En combinaison avec la structuration au laser du Fraunhofer ILT, les chercheurs ont délibérément réduit la tension interne et la charge mécanique - non pas de manière égale partout, mais plutôt localement en certains points. Cela permet de maintenir l'intégrité structurelle du revêtement tout en optimisant ses propriétés fonctionnelles, telles que la résistance à l'usure et la réduction du frottement. Les joints ont ainsi une durée de vie nettement plus longue. La combinaison du revêtement et de la microstructuration permet également d'utiliser des lubrifiants à base d'eau, ce qui n'était pas possible auparavant.
"La mise au point de ces joints constitue une étape importante dans l'évolution des méthodes de production respectueuses de l'environnement, car les PFAS pénètrent dans l'environnement principalement lors de la fabrication et moins lors de l'application. Nous protégeons les ressources et les écosystèmes en utilisant exclusivement des substances non nocives. En même temps, nos joints sont parfaitement adaptés aux défis fonctionnels les plus complexes", explique Christof Koplin, chef de l'équipe Tribologie des polymères et matériaux biomédicaux au Fraunhofer IWM.
Ensemble pour une mise en œuvre rapide
Les spécialistes du Fraunhofer travaillent en étroite collaboration avec des entreprises partenaires spécialisées dans différentes applications afin de s'assurer que leur solution passe rapidement dans la pratique industrielle, avec succès et sur la base la plus large possible. Les premiers prototypes sont déjà utilisés dans les pompes des centrales géothermiques. L'objectif est maintenant de transférer le processus à des installations et des systèmes plus importants et de passer à la production en série. Parallèlement, les chercheurs optimisent en permanence leurs joints, en ciblant différents domaines d'application et les besoins des clients. La création d'une entreprise dérivée qui commercialisera ces développements est d'ores et déjà prévue.
Les participants au salon Laser World of Photonics 2025, qui se tiendra du 24 au 27 juin, auront l'occasion de découvrir cette solution écologique et ses perspectives d'avenir. Les chercheurs présenteront les résultats de leur projet au stand commun de la Fraunhofer-Gesellschaft, stand 431 dans le hall A3.
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