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  LEICHTBAU IM MOTOR

Der Motor - ein gutes Stück Eisen. Das war einmal. Längst setzt sich Aluminium immer mehr durch: der Zylinderkopf aus Leichtmetall ist nahezu Standard, und auch der Motorblock gefällt sich immer häufiger ganz aus Alu. Schließlich gilt auch hier die Devise: abspecken wo es geht. Noch ist "Leistung light" in Serienmotoren allein das Verdienst von Aluminium - doch Entwicklungs-ingenieure observieren längst Alternativ-Stoffe auf dem Prüfstand. Zum Beispiel Keramik.

Wer jetzt allerdings glaubt, Mutters gutes Porzellan aus dem Wohnzimmerschrank komme unter die Motorhaube, der irrt. Denn die Keramik, die den Motorenbauer interessiert, hat mit dem Naturprodukt nichts gemein.



Keramische Ventile im Bayer Forschungszentrum in Deutschland

Nur soviel: die Konstruktions- oder Werkstoff-Keramik ist spröde, wie die Techniker sagen. Oder zerbrechlich, wie allgemein vom Porzellan her bekannt. Das hat aber wieder gute Seiten: Keramik ist nicht elastisch, sie gibt nicht nach. Bis sie dies allerdings durch abruptes Zerbrechen doch tut, hält sie einiges an Belastungen aus.

Ideale Voraussetzungen also für den Motorenbau, wo steife Konstruktionen angesagt sind: bei Katalysatorträgern, Wasserpumpendichtscheiben oder bei Rotoren in Turboladern sind Keramiken bereits im Einsatz. Feldversuche mit Ventilen oder allgemein mit Komponenten der Ventiltriebsmechanik wie Kipphebeln oder Stößeln laufen seit Jahren bei allen Herstellern auf der Welt.

Hier wird auch ein weiterer Vorteil der technischen Keramik deutlich: die hohe Wärmebeständigkeit. Auch dies wieder von der Natur abgeschaut: Im Backofen oder in der heißen Spülmaschine zerspringen Tassen und Teller schließlich auch nicht, auch wenn das Temperaturniveau im Motor freilich um ein vielfaches höher ist.

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Als synthetisch hergestelltes Laborprodukt, das in seiner Ausgangsform als Pulver gesintert, d.h. "gebacken" und zu einem Festkörper wird, läßt sich die Keramik demnach auf die Belange der Ingenieure hinzüchten: Ihre gute chemische, thermische und Verschleißbeständigkeit erlaubt ein Umdenken und neue Lösungsansätze für die so dringende Gewichtsersparnis im Motor.

Denn im Gegensatz zu Stahl wiegt Keramik nur die Hälfte. Tauschte man in einem Mehrventilmotor Stahl- gegen Keramik, so würde bei einem Vierzylinder-Vierventiler jedes einzelne der 16 Ventile von beispielsweise 50 Gramm auf 25 abspecken; mal 16 ergibt immerhin 400 Gramm kostbares Mindergewicht.



Mercedes-Benz testet schon heute keramische Ventile in ihrem 3-Liter 24-V-Motor

Freilich läßt sich kein Werkstoff im Verhältnis 1:1 durch einen anderen ersetzen - dies wäre der größte Fehler. Nicht zuletzt deshalb steckt die Kermaik-Forschung noch in den Startlöchern, und das Know-How mit dem Umgang dieses High-Tech-Produktes ist langwierig wie kostspielig. Schließlich gelten für die Keramik andere Konstruktions-Parameter wie für Stahl, damit sie ihre Vorteile entsprechend ausspielen kann.

Somit beantwortet sich auch die Frage nach dem Zylinderkopf aus Porzellan: Der wäre ja ganz hübsch anzusehen - nur bezahlen könnte ihn niemand.

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