Forschung: Weniger Reibung soll Motoren sparsamer machen

Ein formvariables Honwerkzeug soll Verbrennungsmotoren zum Sparen anhalten. Wie das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) aus Dresden am 1. Oktober meldete, soll die Neuentwicklung zwei bis drei Prozent Kraftstoffersparnis sowie deutlich weniger Ölverbrauch bringen.

Können die Forscher ihr Projekt über die Automobilindustrie hinaus auch für Schiffsmotoren nutzbar machen, könnte etwa ein Koppelverband mit heute 20.000 Litern Verbrauch für die Strecke Rotterdam – Dillingen und zurück bei aktuellen Bunkerpreisen rund 300 bis 450 Euro pro Reise sparen. Der Minderverbrauch an Motorenöl käme noch hinzu.

Verzug ausgleichen

Weniger Reibungswiderstand für den Kolben bedeutet weniger Kraft- und Schmierstoffverbrauch. Allerdings eckt der Kolben trotz Honen an einigen Stellen an. Der Grund: Die zylindrische Bohrung verzieht sich beim Aufsetzen des Zylinderkopfes und bei hohen Betriebstemperaturen.

Den statischen Verzug können die Motorenbauer längst mit Hilfe einer Honbrille vermeiden. Gegen die thermische Verformung waren sie bislang machtlos. „Mit unserer Technologie können wir nun beides ausgleichen. Zudem entfällt ein Bearbeitungsschritt bei der Motorherstellung“, sagte André Bucht, Abteilungsleiter am IWU.

Unrund gefertigt, rund im Betrieb

Die Forscher ermitteln zunächst den statischen Verzug einer Motorserie und simulieren anschließend den thermischen Verzug bei einer Betriebstemperatur von 90 Grad Celsius im Computer. Anhand der Berechnungen ändert das Honwerkzeug mit Hilfe von Piezoaktoren seine Form: Es bildet kleine Erhebungen aus und formt die Bohrung beim Bearbeiten so, dass sie später im laufenden Motor rund wird.

Gemeinsam mit einem Werkzeugmaschinen- und einem Autohersteller erproben die Wissenschaftler bereits einen Prototypen, der schon die nötige Oberflächengenauigkeit in den üblichen Fertigungszeiten erreichen soll. Ein bearbeiteter Motor läuft bereits auf dem Prüfstand.

Bis Ende des Jahres sollen Ergebnisse zu Motorenlebensdauer, Kraftstoff- und Ölverbrauch vorliegen. Anschließend wollen die Forscher Werkzeug und Herstellungsprozess für die Fertigungslinien der Fahrzeugbauer optimieren.