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Wie hoher Druck Bauteile stabiler macht

08.04.2010
Wenn Kraftstoff in moderne Dieselmotoren eingespritzt wird, müssen die Bauteile enormen Druck aushalten. Dennoch will man dafür möglichst leichte Materialien verwenden.

Um beide Anforderungen unter einen Hut zu bekommen, setzt man die Bauteile einmal unter extrem hohen Druck und verformt damit die Hohlkörper. Durch die Verformung wird in den Materialien eine Spannung erzeugt.

Diese führt dazu, dass die Bauteile einen so hohen Innendruck aushalten können, wie es sonst nur mit erheblich größerem Materialeinsatz möglich wäre. Für das Autofrettage genannte Verfahren berechnen Ingenieure der Universität des Saarlandes, wie sich die einmal verformten Bauteile bei der Weiterverarbeitung verhalten.

Sie präsentieren ihre Simulationen vom 19. bis 23. April auf dem saarländischen Forschungsstand der Hannover Messe (Halle 2, Stand C 44).

Autofrettage ist das französische Wort für Selbstschrumpfung. Es bezeichnet ein Verfahren, bei dem Materialien einem so hohen Druck ausgesetzt werden, dass sie sich unwiederbringlich verformen. "Mit einer ölhaltigen Flüssigkeit wird in den Bauteilen ein Innendruck von mehreren Tausend Bar erzeugt. Dieser verformt die Bauteile so stark, dass sie danach selbst unter Spannung stehen", sagt Dirk Bähre, Professor für Fertigungstechnik der Universität des Saarlandes. Die Materialien würden dadurch fester und weniger anfällig für Risse. Zugleich werde aber die Weiterverarbeitung anspruchsvoller.

"Wenn man einzelne Schichten dieser Materialien wieder abträgt oder Löcher für Leitungen durchbohrt, kann dies die Eigenspannung stark verändern und zu nachträglichen Verformungen führen", sagt der Saarbrücker Ingenieur. Er entwickelt mit seinen Mitarbeitern daher Modelle, mit denen vorausberechnet werden kann, wie sich die Bauteile genau verformen und an welchen Stellen zum Beispiel noch mehr Materialien eingespart werden können. "Durch die Simulation der Verformung können die einzelnen Fertigungsschritte besser aufeinander abgestimmt werden", erläutert Bähre. Das verkürze auch die Herstellungszeit und helfe dabei, die Produktionskosten zu senken.

Die Saarbrücker Ingenieure arbeiten bei der Modellierung mit der Firma Maximator aus Zorge (Harz) zusammen, die Hochdruck- und Prüftechnik herstellt und das Autofrettage-Verfahren auf verschiedene Bauteile anwendet. "Diese zukunftsweisende Technologie ist nicht nur für die Autoindustrie interessant, sondern auch für alle großen Hydraulikanlagen zum Beispiel in Raffinerien und der chemischen Industrie", meint Professor Bähre. Mit seinem Forscherteam entwickelt er für verschiedene Anwendungen Konstruktions- und Fertigungsrichtlinien. In gemeinsamen Industrieprojekten kann er damit auch mittelständischen Firmen helfen, die keine eigene Entwicklungsabteilung besitzen, aber dennoch das Autofrettage-Verfahren einsetzen möchten.

Fragen beantworten:

Prof. Dr. Dirk Bähre
Lehrstuhl für Fertigungstechnik der Universität des Saarlandes
Tel. 0681 / 302-3075
E-Mail: d.baehre@mx.uni-saarland.de
Horst Brünnet
Tel. 0681 / 302-58303
Tel. 0511 / 89 497101 (Telefon am Messestand)
E-Mail: h.bruennet@mx.uni-saarland.de

Friederike Meyer zu Tittingdorf | idw
Weitere Informationen:
http://www.lft.uni-saarland.de
http://www.uni-saarland.de

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