13.02.2026 Wege zum PFAS-Ersatz in reibungs- und verschleißbeanspruchten Systemen

Viele Tausende per- and polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) sind aufgrund ihrer molekularen Struktur und der geringen Oberflächenenergie der Schlüssel zu Performance und Zuverlässigkeit in technischen Systemen. Andererseits können die langlebigen PFAS-Verbindungen über die Umwelt in den menschlichen Körper gelangen und dort die Entstehung von Krankheiten begünstigen. Auf EU-Ebene wird an einer PFAS-Regulierung und an Verboten gearbeitet, die ab 2026 schrittweise in Kraft treten sollen.

In Komponenten des klassischen Maschinenbaus sorgen PFAS-haltige Schmierstoffe für Energieeffizienz, PFAS-haltige Dichtringe trotzen hohen Betriebstemperaturen und sichern die Funktionalität, PFAS-haltige Zuschlagsstoffe in Kunststoffen sind verantwortlich für eine hohe Verschleißfestigkeit. Führt man sich die Bandbreite an verschiedensten Schmierstoffen,  Elastomeren für Dichtungen und Kunststoffvarianten vor Augen, wird schnell klar, dass es die eine optimale PFAS-freie Lösung nicht gibt. Eine Substitution muss den Kundenanforderungen, der wirtschaftlichen Herstellung, der Ausfallsicherheit und letztlich auch der wettbewerbsfähigen Kostenstruktur gerecht werden.

Hier hat das vom Land Baden-Württemberg geförderte Projekt PFAS-frei angesetzt. Die Tribologie-Expert:innen des Fraunhofer IWM in Freiburg haben darin eine Substitutionskette konzipiert, die es erlaubt, sich schrittweise, effizient und systemspezifisch PFAS-Ersatzlösungen zu nähern. Diese wurde exemplarisch am Anwendungsfall einer PFAS-freien Schmierung für ein Planetengetriebe getestet. Im Entwicklungsprojekt PureWaterSeal, gefördert von der Fraunhofer-Zukunftsstiftung, wurden PFAS-freie Elastomerdichtungen entwickelt und erprobt. Die Versuchsergebnisse aus der Bewertung von alternativen Materialkombinationen bilden eine digitale Wissensbasis, die dabei hilft, bei zukünftigen PFAS-Substitutionen Zeit und Geld zu sparen.

Werkstofftechnologisch spielt bei den Substitutionsansätzen die Kombination von Schmierstoffen mit reibungsmindernden Beschichtungen eine elementare Rolle. Um die Einbußen an Leistungsfähigkeit durch den PFAS-Wegfall zu kompensieren, wurden Beschichtungslösungen aus diamantähnlichem Kohlenstoff DLC entwickelt, variiert und in Kombination mit verschiedenen Schmierstoffen erprobt. Im Fall der Elastomerdichtungen wurde der Mix aus Vorbehandlung des Dichtungsmaterials, der Haftfestigkeit der Schichten und der Verschleißfestigkeit optimiert.  Für beide Anwendungsfälle konnten attraktive Substitutionslösungen identifiziert und qualifiziert werden.

Die meisten tribologischen Systeme wie Lager, Dichtungen, Schmierstoffe sind aus wirtschaftlichen Gründen bis an ihre Belastungsgrenzen ausoptimiert, weshalb PFAS-Substitute Einzelfalllösungen sind, die eine individuelle Systembetrachtung erfordern. Die entwickelte Substitutionskette kann den Weg dahin erleichtern.