Laufflächenbeschichtung

Gewicht und Kosten – zwei Faktoren, die heutzutage beim Motoren- bzw. generell beim Autobau eine wichtige Rolle spielen. Gespart wird, wo es geht. Allein aus diesem Grund ist Aluminium als Material für Motorblöcke inzwischen ein fester Bestandteil der heutigen Fertigung geworden. Aluminium ist leicht und kostet nicht viel, ist einfach zu bearbeiten und spart so gleich doppelt Kosten. Alles perfekt also? Nein, denn Aluminium hat nicht nur Vorteile.

Aluminium ist sehr stark hitzeempfindlich und für ein Metall obendrein relativ weich. Aus diesen Gründen ist es den „tribologischen“ Anforderungen im Brennraum kaum gewachsen. So ist es üblich, Graugussbuchsen in die Motorblöcke einzugießen, die als verschleißarmer Reibungspartner für die Kolben dienen. Das wiederum steigert Kosten und Gewicht und erfordert materialbedingt mehr Bauraum.

Auf der Suche nach einer Lösung haben sich zwei Lösungen als die besten herausgestellt:

1. die übereutektische Alu-Silizium-Legierung:

Bei dieser Methode sollen winzige Erhebungen aus extrem harten Silizium eine verschleißfreie Oberfläche im Brennraum bilden.

2. diverse Beschichtungsverfahren:

Hier werden dünne Schichten aus Eisenverbindungen auf die Zylinderlauffläche aufgebracht.

• das PTWA-Verfahren:Der Spezialist KSPG setzt einen 15.000°C heißen Plasmastrahl ein, um den Beschichtungswerkstoff, der als Draht zugeführt wird, zu schmelzen und als mehrere µm dünne Schicht auf die Zylinderwand „aufzusprühen“.
• das Nanoslide-Verfahren:Das von Mercedes-Benz entwickelte Verfahren ist bereits serienreif und wurde zu Beginn nur bei den AMG-Motoren eingesetzt. Mittlerweile ist es auch Standard bei den Diesel-Motoren. Neben der Verschleißfestigkeit soll durch Verringerung der Reibung auch der Verbrauch reduziert werden.
  Zur Herstellung wird ein Draht aus einer Eisen-Kohlenstoff-Legierung in einen Lichtbogen eingeführt und per Gasstrom an die Zylinderwand gespritzt. Hier erstarrt es zu einer lamellaren, ultrafeinen bis nanokristallinen Schicht. Anschließend wird es mithilfe eines Spiegelhonverfahrens extrem geglättet. Die Schicht ist anschließend nur noch 100-150 µm dünn. Durch kleine Poren in der Schicht, die Öl aufnehmen können und für eine optimale Schmierung sorgen, wird durch Verringerung der Reibung auch der Verbrauch reduziert.
  Laut Mercedes ergibt sich mit diesem Verfahren ein Gewichtvorteil von 4,3 kg, eine Verringerung der Reibung um etwa 50% und ein um etwa 3% geringerer Kraftstoffverbrauch.

Wer sehen möchte, wie das ganze live aussieht, dem kann ich diese Videos ans Herz legen: