Schaeffler und Mercedes-Benz erhalten „Materialica"-Awards

Schaeffler hat für das neuartige Schichtsystem Triondur CH auf der diesjährigen Materialica in München einen „Materialica Design + Technology Award 2014“ in Silber erhalten. Das kohlenstoffbasierte Schichtsystem wurde in der Kategorie „Surface & Technology“ ausgezeichnet. Die extrem harte Oberflächenbeschichtung ermöglicht es, Reibung und Verschleiß von mechanischen Tassenstößeln in Ventiltrieben von Verbrennungsmotoren deutlich zu reduzieren. Mercedes-Benz erhielt zwei Awards, zum einen für neu entwickelte Stahlkolben in Pkw-Dieselmotoren, zum anderen für höchstfeste CFK-Streben, die zum ersten Mal kostengünstig für größere Serien gefertigt werden können und damit neue Möglichkeiten im Leichtbau erschließen.

Triondur CH ist eine wasserstofffreie, amorphe Kohlenstoffschicht. Diese extrem harte DLC-Schicht (diamond like carbon) erreicht fast die Härte von Diamant und weist dadurch den höchsten abrasiven Verschleißschutz aller Triondur-Schichtsysteme auf. Zugleich sorgt sie für maximale Reibungsreduzierung.

Im vergangenen Jahr wurden 30 Millionen Bauteile mit dem Triondur-CH-Schichtsystem in Automobilen veredelt. Durch die Kombination von Motorenölen und Schichtsystem kann die Reibung im Ventiltrieb um bis zu 50 Prozent, und damit der CO2-Ausstoß um bis zu zwei Prozent, reduziert werden.

Weitere Anwendungsbereiche im Industriesektor werden gerade erschlossen. So ist der Einsatz von Triondur CH beispielsweise bei hochbeanspruchten Teilen in der Öl- und Gasförderung denkbar, aber auch in Ventiltrieben im Motorrad, woran aktuell geforscht wird.

Zwei bis vier Prozent weniger Verbrauch und CO2-Emissionen bringen die Stahlkolben von Mercedes-Benz für Pkw-Dieselmotoren. Auf den ersten Blick scheint die Kombination von Alugehäuse und Stahlkolben problematisch, denn Stahl dehnt sich bei Hitze weniger aus als Aluminium, leitet die Wärme schlechter und ist schwerer. Deshalb werden bislang Alukolben verwendet. Die Stuttgarter Motorenkonstrukteure münzten diese scheinbaren Nachteile allerdings in Vorteile um. So sorgt beispielsweise die geringere Ausdehnung von Stahl bei steigenden Betriebstemperaturen für wachsendes Spiel zwischen Kolben und Alugehäuse und reduziert damit die Reibung um 40 bis 50 Prozent. Die gegenüber Aluminium höhere Festigkeit von Stahl erlaubt gleichzeitig sehr kompakt gebaute, leichte Kolben, die sogar zusätzliche Festigkeitsreserven bieten. Schließlich führt die geringere Wärmeleitfähigkeit von Stahl zu erhöhten Bauteiltemperaturen und verbessert so den thermodynamischen Wirkungsgrad mit höherer Zündwilligkeit und reduzierter Brenndauer.

Die mit einem „Gold Award“ in der Kategorie „Material“ pärmierten CFK-Streben für den Extremleichtbau sind großserienfähig und damit kostengünstiger als bislang herzustellen. Kern der Innovation ist die Kombination von mehreren Komponenten: Lagen aus Kohlefasern sorgen für maximale Steifigkeit und zusätzliche, unter verschiedenen Winkeln aufgebrachte Außenlagen sorgen für hohe Druckbelastbarkeit. Eine dritte Komponente sind die von Mercedes-Benz entwickelten innovativen Krafteinleitungselemente, die alle Belastungen sicher auf die CFK-Streben übertragen können. Das Ergebnis sind extrem leichte Streben mit einer Gewichtsersparnis bis zu 70 Prozent gegenüber Serienstreben aus Stahl. Wegen des Gewichtsvorteils sinkt auch der Verbrauch. (ampnet/jri)