Der Verbrennungsmotor hat Zukunft. Dafür sorgt zum Beispiel eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und damit auch der CO2-Emissionen. Genau dies soll ein von der Daimler AG entwickeltes thermisches Beschichtungsverfahren von Zylinderlaufbahnen in Aluminiumkurbelgehäusen leisten. Der Nürtinger Werkzeugmaschinenhersteller Heller übernimmt nun die Aufgabe, das Verfahren zu industrialisieren und unter der Bezeichnung Heller CBC weltweit für interessierte Anwender prozesssicher zu machen.
Moderne Ingenieurwerkstoffe verbinden heute viele positive Eigenschaften miteinander. So sollen Motorblöcke aus Aluminium- bzw. Magnesiumlegierungen nicht nur leicht sein, sondern auch über eine hohe Festigkeit verfügen, um den Belastungen durch den explosiven Verbrennungsprozess standzuhalten. Während die meisten Anforderungen des modernen Motorenbaus inzwischen auch mit solchen Leichtbauwerkstoffen hervorragend gelöst werden konnten, entwickelt sich die Qualität der Zylinderlauffläche zur Achillesferse der Verbrennungsmotoren. Oberflächenhärte, Rauheit und Textur bestimmen am Ende nicht nur über den Kraftstoffverbrauch, sondern auch über die wesentlichen Leistungsdaten des Motors. Neben dem Einsatz von speziellen Laufbuchsen gilt das Lichtbogen-Drahtspritzen in der Automobilindustrie aktuell als ein äußerst wirtschaftliches Beschichtungsverfahren für Zylinderlaufbahnen in Verbrennungsmotoren. Zusammen mit der Daimler AG und weiteren Partnern nimmt die Gebr. Heller Maschinenfabrik GmbH in Nürtingen die Aufgabe wahr, alle Stufen dieses Verfahrens zu industrialisieren sowie prozesssicher und wirtschaftlich in die Motorenproduktion zu integrieren.
Eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und damit der CO2-Emissionen wird in der Automobilindustrie meist mit Gewichtsreduzierungen oder auch dem „Downsizing“ verbunden. Der Wirkungsgrad lässt sich allerdings auch durch eine Minderung von Reibverlusten steigern. So setzt die Daimler AG ein neu entwickeltes thermisches Spritzverfahren, das Lichtbogen-Drahtspritzen zur Beschichtung von Zylinderbohrungen und Aluminiumkurbelgehäusen für Pkw-Motoren unter der Bezeichnung Nanoslide ein. Dabei werden mit Hilfe des Lichtbogen-Draht-Spritzens Eisen-Kohlenstoffdrähte geschmolzen und über einen Gasstrom auf die Innenwand der Zylinder des Aluminium-Leichtbau-Kurbelgehäuses aufgespritzt. Gegenüber anderen eingesetzten thermischen Beschichtungsverfahren gilt diese Technologie als äußerst wirtschaftlich und technologisch überlegen. Beim eigentlichen Beschichtungsprozess müssen allerdings die qualitätsbestimmenden Parameter wie Strom, Spannung, Drahtvorschub und Prozessgasfluss optimal aufeinander und auf den Beschichtungsablauf abgestimmt werden. Wie effizient das Verfahren angewandt werden kann, machte bereits 2005 das V8-Aggregat M156 von AMG deutlich. In „Nanoslide designed“-Motoren sind Hubraum und Drehmoment durch thermisch gespritzte Zylinderlaufbahnen unübertroffen. Das gilt insbesondere gegenüber vergleichbaren Saugmotoren mit konventioneller Laufbahntechnologie. Deshalb wurden ab 2006 alle Triebwerke der 6,3-Liter-AMG-Motoren mit der modernen Laufbahntechnik hergestellt.
Vom Prototypen zur Serienfertigung – Heller schließt mit CBC die Prozesskette
Wird die Technologie nun aber in der Großserie umgesetzt, bedarf es marktgerechter Lösungen hinsichtlich der Anlagenversorgung und des Services. Hier hat sich die Daimler AG für das Unternehmen Heller in Nürtingen entschieden. Mit einem weltweiten Angebot an Anlagen und Service für die gesamte Prozesskette wird Heller zusammen mit Daimler und anderen Interessenten die Aufgabe wahrnehmen, alle Stufen des Verfahrens zu industrialisieren und unter der Bezeichnung Heller CBC (Cylinder Bore Coating) weltweit für die Anwendung prozesssicher zu machen.
Selbst wenn das Verfahren bislang nur für exklusive Kleinserien eingesetzt wurde, mit dem Einstieg in die mittlere Serie gilt es schon heute als ernsthafte Wettbewerbstechnologie gegenüber bestehenden Laufbahntechnologien. Die produktionstechnischen Regeln und Kriterien für die Automobilindustrie erfüllt es bereits und von da aus ist es nur noch ein kleiner Schritt in die Großserienfertigung. Mit der offiziellen Eröffnung des Heller CBC Technology-Centers im Stammhaus Nürtingen im Rahmen des Automotive Dialogs 2012 am 28. und 29. Juni gab Heller den Startschuss für die Zukunft.
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