德国金属加工行业每年消耗超过8万吨矿物油作为冷却润滑剂,这一数据来自德国联邦经济与出口管制局(Bafa)。传统冷却液虽润滑性能优异,但依赖矿物油不仅资源消耗大,还带来环境与安全风险。如今,来自哈根(Hagen)的Bechem公司联合弗劳恩霍夫工艺技术与包装研究所(IVV)及布伦瑞克工业大学(TU Braunschweig)的专家团队,成功开发出一种以“生物聚合物水溶液”为核心的无油替代方案。
该项目的起源可追溯至2003年,当时Bechem公司化学主管海因茨·德韦莱茨基(Heinz Dwuletzki)便已意识到廉价石油时代的终结,开始探索无矿物油冷却液的可行性。传统油基冷却液在金属切削过程中存在火灾隐患,且冷却能耗高;而纯水虽冷却效果**,却缺乏润滑性并可能引发腐蚀。因此,行业长期依赖油水乳化液,但其物理稳定性始终不足。
2005年,科研团队取得关键突破:他们将改性淀粉(一种生物聚合物)加入水中,使水的粘度显著提升,从而兼具水的优异冷却性与矿物油的润滑性能。Bechem将此类产品命名为Berufluide,已广泛应用于磨削、车削、铣削、冲压及深拉等工艺,在机械制造、工具及医疗器械、汽车与航空航天等领域表现优异。
实测数据显示,使用Berufluide可大幅提升加工效率:硬质合金磨削的切削体积效率提升约三分之一;滚齿加工速度提高30%;深孔钻孔进给速度甚至可达传统的三倍。此外,该方案在环保与成本方面优势显著:生产能耗降低90%,酸化污染物排放减少75%,且无需使用生物杀灭剂,加工后零件无需脱油处理,还可省去冷却系统,进一步节约能源。
由于该技术在资源效率方面的突出贡献,2011年底,德国联邦经济部长菲利普·勒斯勒(Philipp Rösler)向弗劳恩霍夫研究所、布伦瑞克工业大学及合作伙伴Bechem颁发了德国资源效率奖(研究类)。这一成果标志着德国在绿色制造技术领域的又一次领先实践。
对中国金属加工行业而言,随着“双碳”目标推进,开发或引进类似无油、高能效、环境友好的冷却技术,将成为提升产业链绿色竞争力的关键方向。