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Beschichtung statt Buchse

Aufrauwerkzeug für treibstoffsparende Motorentechnik
Beschichtung statt Buchse

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Wenn Automobilhersteller die Aluminiumoberfläche der Laufbuchsen thermisch beschichten, anstatt konventionelle Gussbuchsen zu verbauen, und somit eine Zylinderlauffläche erzeugen, können Motoren leichter und effizienter gestaltet werden. Gühring hat ein Aufrauwerkzeug für dieses Verfahren entwickelt, mit dem die Schicht optimal haftet und die Fertigung dieser Motorkomponenten zudem kostengünstiger gelingt.

Immer leichtere und leistungsstärkere Motoren bei immer geringerem Kraftstoffverbrauch und verbesserter CO2-Bilanz – die Zukunft der Automobilindustrie steht im Zeichen des Leichtbaus und Downsizings. In diesem Spannungsfeld suchen Ingenieure ihr Heil in neuen Architekturen des Motors. Downsizing hat sich dabei in den vergangenen Jahren als erfolgreiches Mittel gegen ansteigende Verbrauchswerte etabliert. Nach dem Motto „weniger ist mehr“ verkleinern Ingenieure bei Diesel- und Ottomotoren den Hubraum und reduzieren die Zylinderanzahl durch die Verwendung von Turboaufladern. Eine weitere Operation steht im Zeichen der Gewichtsreduktion.

Der Aufrauprozess
Hierzu werden konventionelle Gussbuchsen durch beschichtete Zylinderlaufflächen ersetzt. Für eine optimale Schichthaftung sorgt dabei das Aufrauwerkzeug. Die Strategie „Beschichtung statt Buchse“ bringt eine deutliche Gewichts- und Energieeinsparung beim Motorblock mit sich. Die Beschichtung ist verschleißfester, senkt die Reibung, resultierend läuft der Motor sparsamer und emissionsärmer. Dieses Verfahren ist zudem kostengünstiger als konventionelle Gussbuchsen in Motoren. „Um die Kosten zusätzlich weiter zu senken, fordern die Automobilhersteller eine möglichst dünne thermische Schicht bei hervorragender Schichthaftung. Die Vorbearbeitung mit unserem Aufrauwerkzeug wird diesem Anliegen gerecht“, sagt Goekmen Sanuk, Produktmanager für PKD/-CBN-Werkzeuge bei Gühring.
Das entwickelte PKD-Werkzeug raut die Zylinderlaufflächen vor der Beschichtung mit einem Schwalbenschwanzprofil auf. Bis zu 5000 Bohrungen macht die Platte in Serie und garantiert eine sehr gute Oberflächenrauigkeit für das anschließende thermische Beschichten.
Die Zylinderlaufflächen werden mit dem Werkzeug aufgeraut, um eine bestimmte Schichthaftung zu gewährleisten. Diese hängt dabei von der geforderten Zugfestigkeit ab. Die Mindestzugfestigkeit der thermischen Schicht beträgt 40 MPa. Um diesen Wert zu erreichen, werden Profiltiefen zwischen 0,06 und 0,12 mm verwendet. Jede Aufrauplatte wird unter Berücksichtigung des Verfahrens, der Profiltiefe und den Vorschüben konstruiert.
Aufrauen versus Wasserstrahlbearbeiten
Da beim Aufrauen eine definierte Struktur mit geometrisch bestimmter Schneide ins Bauteil eingebracht wird, ergibt sich eine erhöhte Prozesssicherheit im Gegensatz zum Wasserstrahlbearbeiten. Zudem punktet das mechanische Verfahren mit geringeren Anschaffungs- und Folgekosten und geringerem Energieaufwand. Somit ist das Aufrauen nicht nur günstiger, sondern auch umweltverträglicher. Weiterhin sind die Taktzeiten wesentlich kürzer.
„Immer mehr Automobilhersteller werden das Hochdruck-Wasserstrahlverfahren ersetzen und den Aufrauprozess stattdessen mechanisch vollziehen“, ist sich Sanuk sicher. „Gühring punktet hier mit einer Aufrauplatte, die im Vergleich mit dem Wettbewerb einen höheren Standweg erreichen kann. Neben dem Aufrauwerkzeug bietet die Firma Gühring zukünftig ein Werkzeugkonzept an, welches das Schrupp-Honen nach dem thermischen Beschichten ersetzt.“
Gühring KG www.guehring.de AMB Halle 1 Stand E32
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