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Hannover, 16.10.2018
Nummer 10 / 2018

MikroReib

© Timo Rouven Kaul Fakultät II
Die HsH erforscht die Möglichkeiten des Mikrostruktur- schleifens zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs von Motoren

 

 

Die Automobilindustrie investiert jedes Jahr Milliarden in ausgeklügelte Motorentechnologie, um Verbrauchswerte und den CO2-Ausstoß weiter zu reduzieren. Dennoch setzen auch modernste Ottomotoren rund 16 Prozent der Verbrennungswärme als nicht genutzte Reibenergie um – zu Lasten des Kraftstoffverbrauchs. Ursächlich dafür sind die Reibeigenschaften der mechanischen Bauteile im Motorinneren zueinander. Die Fakultät II, Abteilung Maschinenbau, der Hochschule Hannover (HsH) will in dem Forschungsprojekt „MikroReib – Mikrostrukturschleifen von tribologisch hoch belasteten Kurbelwellen zur Reibungsreduzierung“ ein neues Schleifverfahren entwickeln, das die Oberflächenstruktur hochharter Kurbelwellenlagersitze mikroskopisch fein behandelt und die Reibverhältnisse optimiert. 

Die Mikrostrukturierung der Welle soll den Trockenlauf beim Anlauf minimieren, um den Schmierfilm an dem belasteten Bauteil zu verbessern und den Reibwert zu reduzieren. Dadurch könnte der Kraftstoffverbrauch gesenkt und die Lebensdauer der Gleitlager erhöht werden.

Mikrostrukturen wirken im Reibkontakt als „Öltaschen“ und ermöglichen so eine Minimierung der Reibung zwischen den rotierenden Bauteilen, die sich in Hochleistungsmotoren durchaus bis zu 10.000 Mal pro Minute drehen. Die Wissenschaftler wollen den Reibwert um 20 bis 30 Prozent und den Verschleiß um 10 bis 20 Prozent reduzieren. Die gewünschte Struktur wird mit Hilfe einer Formrolle auf die keramische Schleifscheibe aufgebracht. Die Grenzen der geometrischen Strukturvariationen und deren Wirkweise mit Blick auf die definierten Ziele werden auf dem Prüfstand untersucht und auf das Schleifverfahren optimiert umgelegt.

Erste Vorversuche haben gezeigt, dass sich mit dem rotierenden Keramikwerkzeug die Oberflächenstruktur von gehärtetem Stahl problemlos bearbeiten lässt. Das Einbringen der Struktur und das Schleifen findet in einer Maschine statt. Im Gegensatz zu anderen spanlosen und spanenden Fertigungsverfahren reduziert das die Investitionskosten deutlich. Gleichzeitig ist das Verfahren großserientauglich, da der produktionstechnische Schleifprozess gerade mal 20 Sekunden dauert. Bisher werden Mikrostrukturen mit speziellem Werkzeug einzeln in die Bauteile eingearbeitet. Das ist extrem zeitaufwendig und kostenintensiv.

Die Europäische Union bezuschusst das bis zum 31. Dezember 2020 laufende Projekt mit EFRE-Mitteln in Höhe von 147.962 Euro. Das Niedersächsische Ministerium für Wissenschaft und Kultur (MWK) fördert das Forschungsprojekt mit weiteren 109.265 Euro. Projektleiter ist Prof. Dr.-Ing. Tjark Lierse, der an der Fakultät II Fertigungsverfahren lehrt.

Kooperationspartner des Forschungsprojekts ist die Bücker & Essing GmbH mit Sitz in Lingen, die ihr Knowhow in der industriellen Fertigung von Kurbelwellen einbringen.  Das Unternehmen ist Spezialist für Motoreninstandsetzung. Sollte das Forschungsergebnis den gesteckten Zielen entsprechen, lässt sich die Technologie in kurzer Zeit auf andere Fertigungsprozesse umlegen. Anwendungspotential gibt es beispielsweise auch bei Blockheizkraftwerken und Großmotoren wie Schiffsdiesel oder Eisenbahntriebwerken.

Die HsH will nach der Untersuchung des Mikrostrukturierens beim Außenrundschleifen die Forschungsarbeit auf weitere Schleifverfahren wie das Innenrunds- und das Flachschleifen ausdehnen, um dann auch die Oberflächenstruktur von Zylinderlaufbuchsen und ebenen Führungsbahnen zu optimieren.


Kontaktadresse Öffentlichkeitsarbeit und Marketing

Hochschule Hannover
Öffentlichkeitsarbeit und Marketing (OeM)
E-Mail:  presseat-zeichenhs-hannover.de
Internet: http://www.hs-hannover.de/oem


Forschung und Entwicklung 19.10.2018  
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