Validering av demonstrator för vattenkraft

Självsmörjande, nötningsbeständiga kompositlager
med grafen och 2D-material

Sammanfattning

Syftet med projektet är att tillverka och validera semi-industriell prototyper av nyutvecklade självsmörjande lager med grafen- och 2D-material för vattenkraftsmaskiner. För Kaplanturbiner är det viktigt med design för minimal oljeläckagerisk och bra långtidsfunktion – flera decennier. Rörliga mekanismer i Kaplanturbiners löphjul har lager vars friktions- och nötningsegenskaper samt lastbärande förmåga är av central betydelse för långtidsfunktion, tidigare forskningsresultat indikerar att implementering av grafen- och 2D-material kan förbättra dessa egenskaper markant. Förbättrade egenskaper hos lagren ger ökad livslängd på både lager och övrig mekanism, vilket är miljövänligt och sparar pengar. Det ger i slutändan en säkring av konkurrenskraften med en oljeläckagesäker design som kan börja ta större marknadsandelar även utanför Norden.

Nya grafen-baserad polymer kompositer med olika grafen- och 2D-material kommer att valideras i en specialdesignad tribometer med platta mot platta-kontakt för att utse bästa kandidaten för tillverkning av slutlig prototyp av testlager. All tillverkning av lager- och testmaterial med grafen- och 2D- material kommer ske hos lagertillverkare, något som ger en bra kompetensöverföring från forskning till industri.

Testförhållanden kommer att utformas tillsammans med slutanvändare och leverantörer. Valda grafen-baserad lager kommer provas och jämföras andra kommersiella lager. Projektets parter gör att positiva testresultat kommer att medföra en effektiv introduktion av grafen till lagermarknaden.

Abstract in English

Validation of a demonstrator for water power bearings - self-lubricating, abration resistant composite bearings with graphene and 2D materials

The objective of the project is to manufacture and validate prototypes on a semi-industrial scale of newly developed self-lubricating bearings with graphene and other 2D materials for hydropower machines. For Kaplan turbines, it is important to design for minimal risk of oil leakage and good long-term function (several decades). Moving mechanisms in Kaplan turbines' impellers have bearings whose friction and wear properties as well as load-bearing capacity are of central importance for the long-term function. Previous research results indicate that implementation of graphene and 2D materials could significantly improve the properties of the bearings. Improved properties increase the life of both bearings and mechanisms, improving their sustainability and reducing the cost. This oil leak-proof design ensures competitiveness and gives a possibility to take larger market shares outside the Nordic region.

New graphene-based polymer composites with different graphene and 2D materials will be validated in a specially designed tribometer with "disc on disc" contact to nominate the best candidate for the production of the final prototype of test bearings. All production of bearing and test materials with graphene and 2D materials will take place at bearing manufacturers, providing a well-established transfer of expertise from research to industry.

Test conditions will be designed by end users and suppliers together. The choosen graphene-based bearing will be tested in comparison with commercial bearings. The combination of project partners ensures that a positive test results leads to an effective introduction of graphene to the bearing market.

Utlysning:
Samverkan kring kommersiella tillämpningar med grafen, 2021

Projektpartners: Luleå tekniska universitet, Fortum, Skellefteå Kraft, Statkraft, Sustainalube, Trelleborg och Vattenfall

Projektledare: Nazanin Emami, Luleå tekniska universitet

Projektform: Demonstratorprojekt

Bidrag: 4 050 000 kr

Projektets löptid: april 2022 - mars 2025

Relaterade projekt:
Grafenbaserade självsmörjande nötningsbeständiga kompositer för lager i vattenkraft

Relaterade styrkeområden: