21 Prozent weniger Gewicht im Vergleich zu Aluminiumguss – soviel lässt sich bei den großen Baugruppen eines PKW-Referenzdieselmotors noch einsparen, wenn additive Fertigungsmethoden verwendet werden. Zu diesem Ergebnis kommt das Projekt Leimot (Leichtbau Motor). Zudem konnte die Effizienz verschiedener Motorfunktionen verbessert werden, darunter Kühlung und Ölkreislauf.
Bild oben: FEV zeigt im Projekt Leimot (Leichtbau Motor), was beim Verbrennungsmotor noch möglich ist: Rund 21 Prozent Gewichtseinsparung dank additiver Fertigungsmethoden, zusätzlich Effizienzsteigerung von Motorfunktionen wie zum Beispiel Kühlung oder Ölkreislauf. (Quelle: FEV Group)
Im Fokus des Projekts eines Konsortiums aus Industrie und Forschung unter der Leitung der FEV Group standen der Zylinderkopf und das Kurbelgehäuse eines modernen Zweiliter-Großseriendiesels. Per selektivem Lasersintern wurden die Baugruppen aus verschiedenen Materialien hergestellt. Häufig wurde eine Aluminiumlegierung (AlSi10Mg) eingesetzt, doch auch faserverstärkte Kunststoffe kamen zum Zug.
Der neu designte Zylinderkopf allein spart 2,3 kg Gewicht, also rund 22 Prozent im Vergleich zum Original. Insbesondere mechanisch hoch beanspruchten Stellen wurden zudem gezielt zu verstärkt.
„Der Auslasskanal ließ sich dank der additiven Fertigung direkt wärmeisoliert im 3D-Druck herstellen. Dadurch heizen sich nicht nur die Abgasnachbehandlungssysteme schneller auf. Auch die Turbineneintrittstemperatur und damit der Wirkungsgrad des Turboladers steigen.“
Ralf Bey, Leiter des LeiMot Projekts bei FEV
Aus Gewichts- und Steifigkeitsaspekten fiel beim Kurbelgehäuse die Wahl auf ein Short-Skirt-Design mit einer Alu-Unterkonstruktion (Bedplate). So konnte das Gewicht gegenüber der Originalkomponente um 5,1 kg gesenkt werden. Die Schottwände des Kurbelgehäuses erhielten offene, horizontale Belastungsstrukturen, die an geeigneten Stellen ein Kreuzrippenverbund versteift. Für zusätzliche Verstärkung sorgen zwei gewichtsreduzierte Verbindungsrohre im Bereich der Ausgleichswellen. Auf Basis von Topologie-Analysen wurden niedrigbelastete Zonen durch Gitternetze (Lattice-Strukturen) und Hohlräume optimiert. Die Seitenabdeckungen des Kurbelgehäuses bestehen nun aus glasfaserverstärktem Phenolharz und sind dadurch etwa 15 Prozent leichter.
FEV leitet das Konsortium des Forschungsprojekts, bestehend aus einem renommierten Automobilhersteller, Forschungsinstituten, Fachhochschulen, Entwicklungsdienstleistern, Anlagenherstellern und Automobilzulieferern, welches vom BMWi gefördert wurde.
» Mehr Infos zum Unternehmen im Firmenland: FEV Europe
Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung, Springer Professional, Konstruktionspraxis, Ingenieur
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