„Tribologisch maßgeschneiderte Zylinderbuchsen reduzieren die Reibung und damit den Kraftstoffverbrauch“, sagt Christopher Schmidt vom Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen der Leibniz Universität Hannover. Wissenschaftler des Instituts für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) und des Instituts für Technische Verbrennung (ITV) der Universität Hannover sowie des Instituts für Antriebs- und Fahrzeugtechnik (IAF) der Universität Kassel haben untersucht, wie der Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren durch eingebrachte Schmierstofftaschen gesteigert werden kann.

Schmidt: „Unser Hauptziel war neben einem gesenkten Ölverbrauch und Verschleiß, die Reibung im Schwerlast-Dieselmotor zu reduzieren.“

Die Projektmitarbeiter haben am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) mit spanenden Methoden sogenannte Mikroschmiertaschen in Zylinderlaufbuchsen mit einem Durchmesser von 130 und 170 mm eingebracht. Diese Mikroschmiertaschen können bei richtiger Anwendung die Reibungsverluste im Motor senken, indem sie die Schmierungssituation im Reibkontakt zwischen Zylinderlaufbuchse und Kolbenring lokal verbessern.

Seit 2012 arbeiteten die Wissenschaftler im Rahmen einer DFG-Forschergruppe der Leibniz Universität Hannover und der Universität Kassel an den Grundlagen zur Herstellung der Schmierstofftaschen. In einem angeschlossenen Projekt mit der MTU Friedrichshafen GmbH konnten die Wissenschaftler jetzt die Ergebnisse der Grundlagenforschung erfolgreich in die Industrie transferieren. Schmidt: „Bei der MTU Friedrichshafen GmbH, die unter anderem Großmotoren für Bergbau- und Schifffahrtsanwendungen herstellen konnten wir zeigen, dass unsere Ergebnisse praxistauglich sind.“

Im Projekt haben die Wissenschaftler simulationsunterstützt mikrostrukturierte Zylinderoberflächen ausgelegt, spanend hergestellt und auf einem Einzylinder-Motorprüfstand untersucht. Der Vergleich mit Serienbuchsen im Dauerlauf zeigte eine Reibungsreduzierung von 5 Prozent. Dies entspricht einer Kraftstoffeinsparung von ca. 1 Prozent.

Obwohl die Mikrostrukturierung von Oberflächen zur Herstellung von Schmierstofftaschen einen zusätzlichen Prozessschritt in der Herstellungskette und damit Mehrkosten bedeuten, rechnet sich ihr Einsatz für die Unternehmen. Die Mehrkosten amortisieren sich aufgrund des reduzierten Kraftstoffverbrauchs bereits nach 300 Betriebsstunden.

Im nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler eine weitere Steigerung der Produktivität und eine optimale Mikroschmiertaschen-Verteilung untersuchen. Schmidt: „Im Rahmen des BMBF-Forschungsprojektes Antriebsstrang 2025 beschäftigen wir uns neben der Reibungsreduktion im Betrieb auch mit der ressourceneffizienten Herstellung von Zylinderlaufbuchsen. Dabei ist eines der Ziele, die Prozesskette zu verkürzen und den Ressourcenverbrauch zu reduzieren beispielsweise durch Trockenbearbeitung und die Reduktion des Honöl-Einsatzes.

Kontakt:

M.Sc. Christopher Schmidt, Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen, 0511-762 19372, [email protected]