Neue keramische Material- und Fertigungskonzepte aus den Dresdner Fraunhofer-Instituten lösen den Zielkonflikt zwischen hoher Temperaturbelastung, geringem Gewicht, Effizienz und Fertigungskosten in modernen Brennräumen und Abgassystemen.
Moderne, umweltfreundliche Verbrennungsmotoren für Straßenfahrzeuge stellen hohe Anforderungen an die Temperaturfestigkeit der Komponenten in Brennraum und Abgasstrang. Gleichzeitig wächst die Komplexität der Abgasnachbehandlung auch in preissensiblen Fahrzeugklassen. Die Dresdner Fraunhofer-Institute IKTS, IWS und IFAM präsentierten im Rahmen der Allianz autoMOBILproduktion gemeinsam Lösungsansätze.
Das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) zeigte unter anderem, wie sich die Eigenschaften besonders beanspruchter Bereiche, etwa im Brennraum, an Ventiltellern oder Abgasturboladern durch lokales Verändern der Randschicht verbessern lassen. Dafür kommen Verfahren wie Härten, Umschmelzen oder Auftragsschweißen mittels Laserstrahl zum Einsatz. Dünne Blechstrukturen an Abgas-Wärmetauschern können mit dem Laser effizient geschweißt werden. Und dünnste Kohlenstoffschichten mit diamantähnlichen Eigenschaften minimieren Verschleiß und Reibung von Kolbenringen.
Das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) präsentierte hochtemperaturfeste, extrem leichte Turbinenräder aus Siliciumnitrid für Abgasturbolader, die im hoch produktiven Spritzguss hergestellt werden. Auch temperaturbeständige Polymerkeramik kann mittels Spritzgießen verarbeitet werden und dient dem kostengünstigen Packaging von Sensoren für die Abgasnachbehandlung. Mit der keramischen Multilayertechnologie zeigt das IKTS zudem einen Weg, solche Sensoren in hohen Stückzahlen günstig und hochwertig zu fertigen.
Einen neuen Schalldämpferwerkstoff in Form metallischer Hohlkugelstrukturen zeigte das IFAM. Diese Strukturen bilden einen selbsttragenden, mechanisch und thermisch stabilen Absorberwerkstoff, dessen akustisches Verhalten sich maßschneidern lässt, und der künftig Bauteile ermöglichen soll, die mehrere Funktionen vereinen – etwa Schalldämpfer, Katalysator und Partikelfilter. hw
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