Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWSEffiziente und kraftstoff-FLEXible Verbrennungsmotoren basierend auf innovativen Werkstoff-, Schichtsystemen und Hybridbauweisen (FlexHy)
Motivation
Moderne Verbrennungsmotoren sind hochkomplexe Systeme, für deren Effizienzsteigerung es einer ganzheitlichen Betrachtung bedarf. Mit optimierten Werkstoff- und Schichtsystemen sowie einem angepassten Werkstoff-Mix lässt sich eine signifikante Effizienzsteigerung und Emissionsreduzierung bei Zylinderköpfen (Brennraum), Abgasturboladern und Abgaskrümmern erzielen. Alternative synthetische Kraftstoffe – mit oder ohne geringe Anteile an Stickstoffverbindungen und aromatischen Kohlenwasserstoffen – stellen im Hinblick auf die angestrebten höheren Verbrennungs- und Abgastemperaturen die Basis für reduzierte Emissionen und Aufwendungen bei der Abgasreinigung dar.
Ziele und Vorgehen
- Für eine strömungs- und gewichtsoptimierte direkte Anbindung des Abgaskrümmers aus Stahl an den Aluminium-Zylinderkopf erfolgt die Entwicklung einer Mischbau-Fügetechnologie.
- Für hohe thermisch-korrosive Beanspruchungen im Zylinderkopf- und Kolbenboden werden keramische Schutzschichten entwickelt.
- Keramische Si3N4-Leichtbau-Turboladerturbinenräder, angepasste Keramik-Metall-Fügetechnologie und reibungsoptimierte Laser-Oberflächen-Strukturierung (Lagerstellen der Wellen) sind ein dritter Baustein.
Das Fraunhofer IWS steuert prozess- und werkstoffwissenschaftliche Entwicklungen aus den Technologiefeldern »Fügen« und »Thermische Oberflächentechnik« bei. Das Projektkonsortium besteht aus den Industriepartnern Mercedes Benz AG, BorgWarner Turbo Systems GmbH, Rauschert Heinersdorf-Pressig GmbH, FCT Systeme GmbH, GTV Verschleißschutz GmbH und Sitec Industrietechnologie GmbH sowie dem Fraunhofer IKTS Dresden.