Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Hohe Temperaturen in Automotoren: ThyssenKrupp VDM liefert Werkstoffe für neueTurbolader

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.“

Volker Lindemann | ThyssenKrupp VDM
Weitere Informationen:
http://www.thyssenkrupp-vdm.com

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht PKW-Verglasung aus Plastik?
15.08.2017 | Technische Hochschule Mittelhessen

nachricht Ein Herz aus Spinnenseide
11.08.2017 | Universität Bayreuth

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Im Focus: Wissenschaftler beleuchten den „anderen Hochtemperatur-Supraleiter“

Eine von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) geleitete Studie zeigt, dass Supraleitung und Ladungsdichtewellen in Verbindungen der wenig untersuchten Familie der Bismutate koexistieren können.

Diese Beobachtung eröffnet neue Perspektiven für ein vertieftes Verständnis des Phänomens der Hochtemperatur-Supraleitung, ein Thema, welches die Forschung der...

Im Focus: Tests der Quantenmechanik mit massiven Teilchen

Quantenmechanische Teilchen können sich wie Wellen verhalten und mehrere Wege gleichzeitig nehmen, um an ihr Ziel zu gelangen. Dieses Prinzip basiert auf Borns Regel, einem Grundpfeiler der Quantenmechanik; eine mögliche Abweichung hätte weitreichende Folgen und könnte ein Indikator für neue Phänomene in der Physik sein. WissenschafterInnen der Universität Wien und Tel Aviv haben nun diese Regel explizit mit Materiewellen überprüft, indem sie massive Teilchen an einer Kombination aus Einzel-, Doppel- und Dreifachspalten interferierten. Die Analyse bestätigt den Formalismus der etablierten Quantenmechanik und wurde im Journal "Science Advances" publiziert.

Die Quantenmechanik beschreibt sehr erfolgreich das Verhalten von Partikeln auf den kleinsten Masse- und Längenskalen. Die offensichtliche Unvereinbarkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

Anbausysteme im Wandel: Europäische Ackerbaubetriebe müssen sich anpassen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neue Einblicke in die Welt der Trypanosomen

16.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Maschinensteuerung an Anwender: Intelligentes System für mobile Endgeräte in der Fertigung

16.08.2017 | Informationstechnologie

Komfortable Software für die Genomanalyse

16.08.2017 | Informationstechnologie