Le laboratoire virtuel vise à optimiser les formulations.

Des chercheurs de l’Institut Fraunhofer de mécanique des matériaux en Allemagne affirment avoir développé un laboratoire virtuel pour prédire les effets des champs électriques sur la stabilité des lubrifiants dans des composants tels que les roulements mécaniques et les boîtes de vitesses utilisés dans les véhicules électriques et les éoliennes, améliorant ainsi la maintenance et prenant en charge des formulations personnalisées pour les nouveaux des produits.

L’institut a présenté ses conclusions dans un communiqué de presse du 1er septembre, affirmant que les champs électriques ont un impact sur l’efficacité des lubrifiants dans les systèmes tribologiques tels que les roulements, compromettant ainsi la durée de vie des composants. Il ajoute que les charges électriques sont particulièrement importantes dans les véhicules électriques et les parcs éoliens. Par exemple, de telles applications utilisent de grandes quantités de lubrifiants sur les roulements du rotor pour réduire la friction et l’usure, mais les champs électriques peuvent endommager les additifs contenus dans les lubrifiants, a déclaré l’institut.

« La séparation à court ou à long terme de ces additifs peut entraîner des pannes électriques et des dommages aux composants », indique le communiqué de presse. « Ce problème occupe de plus en plus le devant de la scène dans le contexte de l’institution énergétique. »

Selon l’institut, jusqu’à présent, les parcs éoliens offshore ne surveillaient les lubrifiants que lors de la maintenance régulière, qui peut être particulièrement difficile à réaliser en hiver en raison des conditions météorologiques. Le projet de recherche commun Lube Life, dont l’institut est partenaire, a développé un capteur comprenant des capteurs infrarouges, d’humidité, acoustiques et de friction, ainsi qu’une électronique d’évaluation, pour surveiller les lubrifiants en temps réel. Les données des capteurs, ainsi que des algorithmes prédictifs en ligne et des données d’analyse simulées, sont combinées pour créer une évaluation globale du lubrifiant.

L’institut a déclaré que ses recherches pouvaient calculer plusieurs autres paramètres des lubrifiants, notamment la viscosité, la conductivité thermique et la réactivité chimique avec les surfaces. Les informations peuvent être utilisées pour déterminer l’effet de l’ajout de certaines quantités d’un additif particulier. « En interagissant avec le laboratoire virtuel de lubrifiants, diverses mesures peuvent être prises, allant de la simple notification et déclenchement d’un ordre de maintenance au dosage supplémentaire automatisé d’additifs », ont déclaré les chercheurs.

Le coordinateur du projet, Qass, a développé un logiciel permettant de collecter les signaux des capteurs qui sont ensuite analysés dans la partie centrale du logiciel, connue sous le nom de laboratoire virtuel des lubrifiants. Le laboratoire virtuel permet d’évaluer les lubrifiants existants en fonction de leur aptitude électrotribologique, a indiqué l’institut. Il permet également la qualification des additifs lubrifiants et une évaluation préliminaire lors de la conception d’un lubrifiant. Stabiliser le lubrifiant en ajoutant des additifs adaptés pour prolonger la phase d’utilisation est un objectif clé.

« Le laboratoire virtuel de lubrifiants offre de nombreux types de support différents », a déclaré Michael Moseler, responsable de l’unité commerciale Tribologie du Fraunhofer IWM à Fribourg, dans le communiqué de presse. « Il est utile de modifier la composition des additifs dans un lubrifiant dans les cas où, par exemple, un additif n’est plus disponible ou si son utilisation est légalement interdite pour des raisons environnementales. Il en va de même si un lubrifiant ne fonctionne plus correctement parce qu’un additif a formé des gouttelettes et que les propriétés diélectriques du lubrifiant ont changé, ce qui nécessite des ajustements.

« Jusqu’à présent, notre partenaire de projet ASC Goerlach a illustré cela à l’aide d’un modèle informatique heuristique. Nous avons pu utiliser la dynamique moléculaire pour montrer qu’une réduction de l’énergie de solvatation due à de forts champs électriques peut provoquer la formation de gouttelettes. Ces gouttelettes peuvent réduire considérablement la rigidité diélectrique d’un lubrifiant.

L’institut a exprimé son enthousiasme quant aux futurs domaines d’application du laboratoire virtuel, affirmant qu’en plus de surveiller les parcs éoliens, un système d’analyse et de prévision décentralisé en temps réel pour les lubrifiants pourrait contribuer à améliorer les opérations dans les usines et les centrales électriques.

Financé par le ministère fédéral allemand de l’Éducation et de la Recherche, le projet Lube Life compte parmi ses partenaires ASC Goerlach, Fraunhofer IWM, Fuchs Schmierstoffe GmbH, Hydac Electronic GmbH, Kompass GmbH, Qass GmbH et Schaeffler AG. (lubesngreases 06/08/2023)