Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Hohe Temperaturen in Automotoren: ThyssenKrupp VDM liefert Werkstoffe für neue Turbolader

13.08.2009
Automobilhersteller arbeiten ständig an der weiteren Verbesserung der Motoren. Dadurch steigen auch die Ansprüche an die verwendeten Materialien.

Da in den neuen Motorengenerationen immer höhere Abgastemperaturen von teilweise über 1.000 Grad Celsius auftreten, kommen in diesem Bereich zunehmend aus Nickellegierungen der ThyssenKrupp VDM gefertigte Teile zum Einsatz.

"Insbesondere Turbolader sind für uns ein viel versprechender Wachstumsmarkt", betont Holger Lüking, Leiter der Vertriebs-Abteilung Automotive der ThyssenKrupp VDM. Für diesen Bereich bietet ThyssenKrupp VDM bereits einige Hochtemperatur-Werkstoffe an, die verstärkt in sogenannten "Downsizing Motoren" (leistungsstarke Motoren mit kleinem Hubraum) verwendet werden.

Für Turbolader-Dichtungen hat das Werdohler Unternehmen jetzt eine Hightech-Lösung entwickelt. Durch höhere Warmfestigkeitseigenschaften, insbesondere Langzeitfestigkeiten des Werkstoffes Nicrofer 5120 CoTi erhöht sich die Langlebigkeit und Verlässlichkeit des hoch beanspruchten Motorenteils.

Turbolader werden immer dann eingesetzt, wenn es darum geht, Leistung und Umweltfreundlichkeit eines Autos in Einklang zu bringen, denn sie machen einen Motor bei gleichem Kraftstoffverbrauch wesentlich leistungsfähiger. Durch das sogenannte "Downsizing" - also die Hubraumverkleinerung bei gleich bleibenden Werten bezüglich des Fahrverhaltens - erhöht sich die Abgastemperatur auf über 1.000 Grad Celsius. "Die Standard-Hochtemperatur-Edelstähle werden diesen Anforderungen nicht mehr gerecht. An dieser Stelle können hochlegierte austenitische Stähle und Nickellegierungen der ThyssenKrupp VDM oberhalb von 550 bis etwa 1.200 Grad Celsius eingesetzt werden", erklärt Lüking. Insgesamt sind die Superlegierungen der ThyssenKrupp VDM an bis zu sieben Stellen des komplexen Turbolader-Systems im Einsatz. Entscheidend ist es, den Werkstoff zu finden, der alle Anforderungen in seinem Einsatzbereich exakt bedient und das Verhältnis von Leistungsfähigkeit und Kosten optimiert.

Turbolader von der Stange gibt es nicht. Jedes Auto-Modell fordert eine individuelle Lösung. "Wir suchen daher immer den direkten Austausch mit unseren Kunden und entwickeln mit ihm gemeinsam eine maßgeschneiderte Lösung", beschreibt Frank Scheide, Account Manager Automotive der ThyssenKrupp VDM. Die serienmäßige Produktpalette der ThyssenKrupp VDM umfasst 15 unterschiedliche Hochtemperaturwerkstoffe als Band und als Draht. Am gefragtesten für die neuen Turbolader sind derzeit der ausscheidungshärtende Werkstoff Nicrofer 5120 CoTi, Alloy C263, sowie der mischkristall- und karbidaushärtenden Werkstoff Nicrofer 6025 HT, Alloy 602CA. Der Nicrofer 6025 HT wird beispielsweise im Porsche VTG eingesetzt und beweist dort seine Top-Eigenschaften bei Höchsttemperaturen in Ottomotoren.

"Insbesondere bei den heißeren Benzinern gibt es noch Spielraum, der durch die Hochleistungswerkstoffe der ThyssenKrupp VDM erschlossen werden kann", weiß Lüking. Die Autobauer sind angesichts hoher Benzinpreise und strengerer Abgasvorschriften zunehmend dazu gezwungen, kleinere Motoren zu produzieren, die zum Beispiel durch einen Turbolader verstärkt sind. Kleine Vierzylinder können so Leistungen und Drehmomente großer Sechszylinder bringen. Die Zukunft wird effizienter, aber auch heißer.

Dafür, dass die Kunden stets auf die neusten Erkenntnisse der Werkstoffkunde zurückgreifen können, sorgt die hauseigene Forschungs- und Entwicklungs-Abteilung der ThyssenKrupp VDM. Teilweise werden hier neue Legierungen erschmolzen, teilweise für bereits etablierte Werkstoffe neue Einsatzgebiete erschlossen. Innerhalb des Konzernverbunds kann die ThyssenKrupp VDM zudem auf die Werkstoffkompetenz der Kollegen in den Sparten Titan oder nichtrostendem Edelstahl zurückgreifen. Bis ins Detail müssen die einzelnen Komponenten eines Motors auf die extremen Temperatureinflüsse abgestimmt werden.

Einer der aktuellen Forschungserfolge der ThyssenKrupp VDM ist eine maßgeschneiderte Hightech-Lösung für die Herstellung von Turbolader-Dichtungen. Der Werkstoff Nicrofer 5120 CoTi wurde auf den Automotive Bereich abgestimmt und wird in Kürze auch in Bandform verfügbar sein. Das Besondere des Nicrofer 5120 CoTi liegt in seiner festen und gleichzeitig flexiblen Molekülstruktur. Um diese zu erreichen, härtet der Werkstoff insgesamt 16 Stunden bei verschiedenen Temperaturen, die vorher fest definiert werden, im Ofen aus. "In die Matrix des Werkstoffes werden dabei sogenannte intermetallische Phasen eingebaut, welche sich als erwünschte 'Störelemente' in die Struktur einlagern", so Scheide. "So wird das ungehinderte Hin- und Hergleiten der Ebenen gestoppt und der Legierung mehr Stabilität bei gleichzeitiger Elastizität verliehen."

Abdichtungssysteme für Turbolader werden zunehmend aus aushärtbaren Werkstoffen hergestellt. Der bekannte Werkstoff Nicrofer 5219 Nb (Alloy 718) wird bereits als Standard-Dichtungswerkstoff für besonders belastete Einsätze verwendet. Aufgrund der steigenden Abgastemperaturen stößt aber auch dieser Werkstoff an Grenzen. Hier bietet ThyssenKrupp VDM den Nicrofer 5120 CoTi als Ergänzung an. Dieser gewährleistet unter den kritischen Rahmenbedingungen einer direkten Turboladeranbindung eine gesteigerte Langlebigkeit und Verlässlichkeit. Eine spezielle Dichtungsform unterstreicht dabei zusätzlich seine Qualitäten. "Unsere Kunden verarbeiten Nicrofer 5120 CoTi beispielsweise zu sogenannten C-Dichtungen weiter. Dies sind statische Dichtelemente für Maschinen und Anlagen mit hohen Anforderungen, die bei den hohen Temperaturen erheblich elastischer sind als andere Metalldichtungen", so Frank Scheide. "Der Produktionsprozess der Dichtungen ist komplexer geworden. Für diese gesteigerten Anforderungen haben wir die passende Lösung, das haben erste Tests mit etablierten Motoren-Herstellern bewiesen."

ThyssenKrupp Stainless AG
Erik Walner
Leiter Unternehmenskommunikation
Tel.: +49 203 52 - 45130
Fax: +49 203 52 - 45132
E-Mail: erik.walner@thyssenkrupp.com

Erik Walner | idw
Weitere Informationen:
http://www.thyssenkrupp.com

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Automotive:

nachricht 3D-Scans für die Automobil-Industrie
13.01.2017 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Jedem Fahrer das passende Fahrzeug
03.01.2017 | Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Automotive >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Scientists spin artificial silk from whey protein

X-ray study throws light on key process for production

A Swedish-German team of researchers has cleared up a key process for the artificial production of silk. With the help of the intense X-rays from DESY's...

Im Focus: Forscher spinnen künstliche Seide aus Kuhmolke

Ein schwedisch-deutsches Forscherteam hat bei DESY einen zentralen Prozess für die künstliche Produktion von Seide entschlüsselt. Mit Hilfe von intensivem Röntgenlicht konnten die Wissenschaftler beobachten, wie sich kleine Proteinstückchen – sogenannte Fibrillen – zu einem Faden verhaken. Dabei zeigte sich, dass die längsten Proteinfibrillen überraschenderweise als Ausgangsmaterial schlechter geeignet sind als Proteinfibrillen minderer Qualität. Das Team um Dr. Christofer Lendel und Dr. Fredrik Lundell von der Königlich-Technischen Hochschule (KTH) Stockholm stellt seine Ergebnisse in den „Proceedings“ der US-Akademie der Wissenschaften vor.

Seide ist ein begehrtes Material mit vielen erstaunlichen Eigenschaften: Sie ist ultraleicht, belastbarer als manches Metall und kann extrem elastisch sein....

Im Focus: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Neuer Algorithmus in der Künstlichen Intelligenz

24.01.2017 | Veranstaltungen

Gehirn und Immunsystem beim Schlaganfall – Neueste Erkenntnisse zur Interaktion zweier Supersysteme

24.01.2017 | Veranstaltungen

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Im Interview mit Harald Holzer, Geschäftsführer der vitaliberty GmbH

24.01.2017 | Unternehmensmeldung

MAIUS-1 – erste Experimente mit ultrakalten Atomen im All

24.01.2017 | Physik Astronomie

European XFEL: Forscher können erste Vorschläge für Experimente einreichen

24.01.2017 | Physik Astronomie