Schaeffler se replantea las superficies

De las tablas de surf a los electrolizadores: cómo Schaeffler replantea las superficies El año pasado, un equipo del proveedor industrial y de automoción Schaeffler recibió el Premio de Galvanoplastia de Leipzig por un recubrimiento galvánico especialmente eficiente de placas bipolares utilizadas en electrolizadores y pilas de combustible. ¿Cuál es el estado actual de desarrollo y qué papel desempeñan la galvanoplastia y otras tecnologías de recubrimiento para el Grupo? La revista Galvanotechnik llegó al fondo de estas y otras cuestiones.

La carrera por una infraestructura climáticamente neutra está en pleno apogeo y es probable que entre en una nueva ronda bajo el nuevo Gobierno alemán si Alemania quiere cumplir su objetivo de ser climáticamente neutra a mediados de siglo. El proveedor industrial y de automoción Schaeffler AG es un actor importante en este empeño.

El grupo de Herzogenaurach, cerca de Núremberg, se fusionó con el fabricante de motores eléctricos Vitesco en otoño de 2024 y ahora cuenta con unos 120.000 empleados en todo el mundo. En uno de sus ocho campos de actividad, denominado "Energize Motion", Schaeffler también desarrolla pilas de combustible y electrolizadores que, junto con la electromovilidad, son las tecnologías clave para sustituir los combustibles fósiles por la producción y el uso de hidrógeno, por ejemplo, en el transporte pesado de mercancías y en los procesos industriales. Otras familias de productos de Schaeffler incluyen "Guide Motion" para rodamientos eficientes, "Control Motion" para unidades de control y sensores electrónicos inteligentes y "Power Motion" para la conversión y el control de la energía eléctrica, un componente importante de la electromovilidad.

Schaeffler ocupó los titulares de la prensa especializada en galvanotecnia con una importante innovación para el desarrollo de electrolizadores eficientes. Se trataba del recubrimiento galvánico Enertect CT+ para placas bipolares de electrolizadores y pilas de combustible, con el que un equipo de Schaeffler ganó el Premio de Galvanoplastia de Leipzig en el Seminario Técnico de Leipzig en marzo de 2024 (lea la entrevista en Galvanotechnik 4/2024, p. 476 y ss. ). El revestimiento debe estar exento de metales preciosos y caracterizarse también por su buen rendimiento, su buena escalabilidad y su rentabilidad.

En el centro tecnológico, con su "Motion Hub", 340 investigadores llevan a cabo investigaciones en 15 laboratorios. Entre ellos se encuentran unos 50 ingenieros de superficies - Foto: Schaeffler (Daniel Karmann)

Schaeffler le invita a Herzogenaurach

A principios de marzo de 2025, Schaeffler organizó una conferencia de prensa en el llamado Motion Hub del nuevo centro tecnológico de Herzogenaurach, que alberga 15 laboratorios con 340 empleados, entre ellos unos 50 en tecnología de superficies. En una especie de atrio con gradas ascendentes, la cúpula directiva, con el CEO Klaus Rosenfeld, dio la bienvenida a los representantes de la prensa. Detrás de él, sobre un fondo verde, se leía el lema "The Motion Technology Company". Rosenfeld y otros miembros de la junta directiva hablaron de las diversas actividades de la empresa, incluida un área de negocio relativamente nueva en Schaeffler: los robots humanoides, de los que se habla en la columna "Música del futuro" de este número. En vista de la tensa situación mundial, la dirección de la empresa expresó un pronóstico cautelosamente optimista.

En el Motion Hub, las ocho familias de productos de Schaeffler se exponen en una gran sala. Discretamente iluminados, los invitados obtienen una visión general de la gama de productos con los que la empresa gana dinero, por ejemplo, actuadores, rodamientos, unidades de control, pero también los llamados "stacks", es decir, pilas de combustible y electrolizadores compuestos por varias células electroquímicas. "Schaeffler tiene un nivel muy alto de integración vertical en estas tecnologías de generación de energía", subrayó Uwe Wagner, Director de I+D, en la presentación. Las potencias oscilan entre 50 kW y varios megavatios cuando las pilas se disponen en las denominadas matrices.

Amplias capacidades de investigación

Los representantes de la prensa también pudieron echar un vistazo a los laboratorios: Las pruebas de estabilidad de las placas bipolares y los electrodos, componentes centrales de las pilas de combustible y los electrolizadores, se llevan a cabo en una de las nuevas instalaciones de investigación, completamente digitalizada. Las pruebas también se centran en la durabilidad de estos componentes, ya que los futuros electrolizadores no sólo deben producir hidrógeno de forma eficiente, sino que también deben garantizar su funcionamiento durante casi diez años u 80.000 horas. Schaeffler se está centrando en el desarrollo de electrolizadores de membrana de intercambio protónico (PEM), en los que la división del agua tiene lugar en un entorno extremadamente ácido con un valor de pH de 3. Los recubrimientos son especialmente importantes en este caso. Los revestimientos son especialmente importantes en este caso. En el laboratorio, por ejemplo, se observa si la resistencia superficial de los componentes recubiertos cambia en el medio ácido. Además, se realizan ensayos de corrosión y se miden los iones en los electrolitos. También hay que tener en cuenta la temperatura en las pilas de combustible (80 °C) y en los electrolizadores (70 °C). Además del control de calidad de los componentes recubiertos, el objetivo del trabajo de laboratorio es mejorar la durabilidad, el rendimiento, los costes y la sostenibilidad de los recubrimientos.

El corazón del electrolizador UweWagner, Director de Investigación y Desarrollo, presentó la gama de productos, que incluye pilas de combustible y electrolizadores (Foto: Robert Piterek)

En el nano laboratorio, el Dr. Jonas Hofmann presentó el corazón de un electrolizador: la membrana, que forma una pila en una especie de proceso de apilamiento alternado con placas bipolares. La pila también contiene telas no tejidas galvanizadas o mallas metálicas, que distribuyen uniformemente el agua que entra en la célula para su división y garantizan que el hidrógeno se transporte uniformemente al otro lado de la membrana. La división del agua en hidrógeno y oxígeno tiene lugar en la membrana, que el Dr. Hofmann recubre con una tinta especial en un proceso de rollo a rollo: el catalizador de la reacción. El catalizador es óxido de iridio por una cara y platino por la otra. Cuando el óxido de iridio se expone a la electricidad, divide el agua; si la electricidad procede de fuentes renovables, como la eólica, es verde y el hidrógeno producido también. "Estas capas catalizadoras son muy importantes para el funcionamiento eficaz de los electrolizadores", explica Hofmann. Sus tareas incluyen añadir polvo de catalizador a las tintas catalizadoras para garantizar la conductividad y comprobar su distribución uniforme en la aplicación de la capa de tinta antes de insertar las membranas en las pilas. El ingeniero de desarrollo de recubrimientos está convencido: "En Schaeffler no hay productos sin química". En cualquier caso, los ingenieros de superficies de Schaeffler están muy seguros de sí mismos, y con razón. Después de todo, el surfista de olas grandes Sebastian Steudtner batió recientemente el récord mundial en Nazaré, Portugal, sobre una tabla con un recubrimiento de Schaeffler. El revestimiento, que también se utiliza en rodamientos, reduce la fricción y, por tanto, aumenta la velocidad. Con la ayuda de esta tabla, el atleta extremo conquistó una ola de 28,57 metros de altura del tamaño de una casa de 10 pisos.

La tecnología ya está muy avanzada

El Dr. Nazlim Bagcivan, Vicepresidente de Tecnología de Superficies de Schaeffler, es quien mejor conoce las actividades en este campo. Confirma que las pruebas y análisis de las pilas para los electrolizadores comenzarán pronto. "Ya estamos muy avanzados en cuanto a la madurez de la tecnología", afirma. Sin embargo, sus pruebas a largo plazo aún no han finalizado. Aunque la conductividad y la protección contra la corrosión están garantizadas, el revestimiento de las placas bipolares también debe actuar como barrera "para que ningún elemento del material base o del revestimiento pueda difundirse en la membrana y causar problemas en ella". Un cliente importante en el sector de las pilas de combustible, donde también se utilizan placas bipolares, es la empresa conjunta Innoplate, formada por Schaeffler y Symbio. Según la prensa, esta empresa conjunta empezó a fabricar placas bipolares en Hagenau (Francia) el año pasado. Aquí, sin embargo, el revestimiento se aplica mediante deposición física de vapor (PVD). La capacidad anual inicial es de 4 millones de unidades, con un volumen de producción que aumentará a unos 50 millones en 2030. Para los clientes que fabrican electrolizadores, el Dr. Bagcivan remite a la unidad de negocio Electrolizadores.

Rodamientos de rodillos de baja fricción. Su revestimiento también puede hacer más rápidas las tablas de surf

Kit de recubrimiento para superficies personalizadas

Una pila de electrolizadores (Foto: Robert Piterek) "Las tecnologías de superficies son muy importantes en Schaeffler", afirma el Dr. Bagcivan. Su departamento interviene en todas las familias de productos con revestimientos funcionalizados de una forma u otra. Mientras que los recubrimientos solían desempeñar un papel fundamental en el campo de los motores de combustión, hoy en día son muy importantes las aplicaciones en el campo del hidrógeno, pero también en el tren de transmisión eléctrico, tanto para automoción como para la industria. También ve la electrificación como un desarrollo muy positivo para la tecnología de galvanoplastia. "Además de los típicos contactos eléctricos, se abren productos completamente nuevos, como el apantallamiento electromagnético. Pero también hay mucho espacio abierto con otras soluciones mejores y más rentables", está convencido el directivo.

Cuando se trata de desarrollar nuevos productos, la empresa con sede en Herzogenaurach trabaja con sus clientes para decidir si utilizar una "solución validada" o desarrollar una nueva solución que incluya el material de recubrimiento, la tecnología del proceso y la tecnología del sistema utilizando un kit de herramientas de recubrimiento. El kit de recubrimiento de Schaeffler incluye recubrimientos producidos química y electroquímicamente, películas finas, procesos atmosféricos, pero también procesos de pintura y pulverización térmica, como enumera con orgullo la empresa de ingeniería mecánica. El Dr. Bagcivan estudió en Aquisgrán, centrándose inicialmente en la ingeniería aeroespacial, y posteriormente realizó su doctorado en el Instituto de Tecnología de Superficies (IOT) con el profesor Erich Lugscheider y más tarde con la profesora Kirsten Bobzin, donde escribió su tesis sobre el tema de la corrosión a alta temperatura. Antes de dedicarse a la industria, fue ingeniero superior en el IOT durante muchos años.

La inversión de 90 millones de eurosEl Dr. Nazlim Bagcivan en el Centro Tecnológico. El Vicepresidente de Tecnología de Superficies de Schaeffler facilitó información sobre la tecnología de superficies de Schaeffler y los progresos realizados en el desarrollo del recubrimiento de placas bipolares

El nuevo centro tecnológico es una gran ventaja para Schaeffler. Esto se debe a que otras áreas importantes como el análisis químico y el análisis de materiales están ahora al alcance de la mano. Estas son las mejores condiciones para llevar una solución de recubrimiento de la idea a la producción en serie, es decir, escalarla desde el vaso de precipitados. Se dispone del equipo necesario, se han invertido 90 millones de euros en el nuevo centro de investigación y desarrollo. Aquí se reúnen las competencias básicas en los campos de la ciencia de materiales y la ingeniería de materiales, haciendo posible la tecnología punta en los futuros campos de la e-movilidad, la tecnología de baterías y el hidrógeno. En colaboración con colegas de EE.UU., se trabaja incluso en la batería de estado sólido, con la que se abordan problemas actuales en los ámbitos de la autonomía, la seguridad y la capacidad de carga rápida. La empresa fomenta el diálogo y la colaboración con la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) en particular, pero también con la RWTH Aachen University, la Fraunhofer Gesellschaft y la Helmholtz Association.

Equipo galardonado

Sebastian Steudtner, plusmarquista mundial de olas grandes. Su tabla alcanza velocidades de hasta 100 km/h gracias al recubrimiento de baja fricción de Schaeffler (Foto: Porsche)Un corto paseo por los extensos terrenos de la empresa lleva hasta un edificio de conferencias con mástiles de Schaeffler. El destino es la planta piloto de galvanoplastia, donde van y vienen los investigadores del centro tecnológico y donde a veces se prueban muestras de clientes, como explica el Dr. Bagcivan. El taller de galvanoplastia de producción está un poco más lejos, pero no tiene permiso de visita. Mohammed Kamhia nos da la bienvenida al centro técnico de galvanoplastia, donde nos muestra las distintas estaciones de limpieza, aclarado y desengrasado y, más tarde, los baños de galvanoplastia propiamente dichos en un breve recorrido. En una pared, un gran diagrama muestra los distintos productos galvánicos de la empresa. Corrotect, por ejemplo, es una familia de aplicaciones de protección contra la corrosión con revestimientos de zinc y zinc-níquel, mientras que Durotect mejora el comportamiento tribológico de los rodamientos, es decir, reduce el desgaste y la fricción. Enertect también figura con su conductividad y resistencia a la corrosión para aplicaciones en el sector energético. Junto al diagrama se encuentra el certificado del Premio de Galvanoplastia de Leipzig, que se concedió a los científicos Dr. Mehmet Öte y Dr. Sebastian Etschel en Leipzig el año pasado. Mohammed Kamhia y el Dr. Bagcivan están orgullosos de los premios que han ganado en los últimos años, sobre todo en el campo de la energía. Al marcharse, dan un consejo al invitado para que asista a la ceremonia de entrega del Premio Hermes en la Feria de Hannover. Schaeffler ha sido nominada con su rodamiento de rodillos XZU de nuevo desarrollo, ¡que también incluye un recubrimiento!

Con una tabla desarrollada por Porsche y Schaeffler, Steudtner conquistó una ola de 28,57 metros de altura en Nazaré, Portugal