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High-Tech Oberflächenbeschichtung (Motorenbau)

Themenstarteram 23. November 2019 um 1:37

Hi zusammen!

Ich arbeite gerade im Rahmen eines Universitätskurses an einem Projekt für das CERN. Dabei sollen neue Anwendungsfelder für eine hoch moderne Beschichtungstechnologie identifiziert werden, die einige Besonderheiten aufweist. Da mein Wissen zur Fahrzeug- und Motorenbau-Industrie leider beschränkt ist, würde mich interessieren, ob aus eurer Sicht die nachfolgenden Vorteile der Technologie bei der Herstellung gewisser Teile in der Fahrzeug/Motoren-Industrie benötigt werden könnten.

Die konkreten Vorteile des Beschichtungsverfahrens sind:

Beschichten von komplexen und auch kleinsten 3D-Strukturen möglich

Langlebigere Endprodukte durch erhöhte Dichte, Oberflächenqualität und Härte beim Beschichtungsprozess

Auftragen von sehr dünnen (als auch sehr dicke) Schichten möglich.

Beispielsweise wird schon an der Idee geforscht Motor-Kolben mit der Technologie zu beschichten, um in den Genuss der genannten Vorteile zu kommen.

Ich wäre euch sehr dankbar, wenn ihr eure Meinungen, Ideen und Ansichten dazu mit mir teilen könntet.

Vielen Dank!

Beste Antwort im Thema

Die modernen sehr dünnen Öle, in Verbindung mit langen Wechselintervallen und häufigem Start-Stop wären ohne Maßnahmen wie Antiverschleißbeschichtung nur schwer möglich. Wo man hinsieht kommen heute Beschichtungen zum Einsatz. Sogar auf Wischerblättern.

Steuerkettentriebe, heute meist billige Bolzenzahnketten, werden bei häufig auftretenden Schäden nicht wirklich verstärkt (anderer Kettentyp, größere Teilung) sondern billig beschichtet Tritan.

Auch werden Gleitlager mit polymeren Beschichtungen für häufigen Start-/Stop Betrieb ausgelegt. IROX

Die Pleuellager einiger BMW Motoren (z.B. B46) sind IROX-beschichtet.

Leider kompensieren solche Maßnahmen häufig aus kostengründen andere Dinge so daß die Produkte insgesamt nicht immer besser oder langlebiger werden

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Ich Bereich von Kolben, Wellen und Zylinderlaufbahnen wird Beschichten ja schon gemacht.

Nikasil, Teflon oder Keramik als Beispiel.

Pumpen und anderes wäre sicherlich schön aber wird den Herstellern wohl zu teuer oder nur für hochpreisige Autos eingesetzt.

Ansonsten gibt es wohl hunderte Möglichkeiten im Autobereich wo es gut wäre.

Lager als Beispiel.

Das größte Problem wird dabei sein, dass die Hersteller kein Interesse daran haben, dass ihre Erzeugnisse, älter als zehn Jahre werden. Nur wenn sich die Produktionskosten senken lassen wird es auch für den Hersteller interessant.

Schau dir vielleicht mal

<Nanoslide>

an. Da werden Zylinderlaufbahnen beschichtet.

Zitat:

@Golfschlosser schrieb am 23. November 2019 um 10:20:18 Uhr:

Das größte Problem wird dabei sein, dass die Hersteller kein Interesse daran haben, dass ihre Erzeugnisse, älter als zehn Jahre werden. Nur wenn sich die Produktionskosten senken lassen wird es auch für den Hersteller interessant.

Aha.

Diese Beschichtungen reduzieren die Reibung und vermindern damit den CO2 Ausstoss. Mercedes und Porsche machen das seit einigen Jahren. Siehe: https://...mercedes-benz-passion.com/.../

Da war doch was mit einem Grenzwert von 95 g/km ab 2021, ansonsten zahlt der Hersteller 95 Euro pro Gramm. Motivation genug.

Motorblöcke die aus Aluminium sind müssen Oberflächenbeschichtet werden.

Dagegen wird bei Graugußblöcken die Laserhonung angewendet.

https://www.google.com/search?...

Zitat:

@researchproject2019 schrieb am 23. November 2019 um 01:37:21 Uhr:

Hi zusammen!

Ich arbeite gerade im Rahmen eines Universitätskurses an einem Projekt für das CERN. Dabei sollen neue Anwendungsfelder für eine hoch moderne Beschichtungstechnologie identifiziert werden, die einige Besonderheiten aufweist. Da mein Wissen zur Fahrzeug- und Motorenbau-Industrie leider beschränkt ist, würde mich interessieren, ob aus eurer Sicht die nachfolgenden Vorteile der Technologie bei der Herstellung gewisser Teile in der Fahrzeug/Motoren-Industrie benötigt werden könnten.

Die konkreten Vorteile des Beschichtungsverfahrens sind:

Beschichten von komplexen und auch kleinsten 3D-Strukturen möglich

Langlebigere Endprodukte durch erhöhte Dichte, Oberflächenqualität und Härte beim Beschichtungsprozess

Auftragen von sehr dünnen (als auch sehr dicke) Schichten möglich.

Beispielsweise wird schon an der Idee geforscht Motor-Kolben mit der Technologie zu beschichten, um in den Genuss der genannten Vorteile zu kommen.

Ich wäre euch sehr dankbar, wenn ihr eure Meinungen, Ideen und Ansichten dazu mit mir teilen könntet.

Vielen Dank!

Wieso etwas beschichten was keine Zukunft mehr hat? Langlebige Endprodukte? Hast du noch mehr solcher scherze auf Lager? :D

Hast du eine Ahnung wovon du sprichst? Hubkolbenmotoren können als serieller hybrid etwa 30kW Dauerleistung für 60 Kilo Systemgewicht plus 4-5 kWh/kg aus Treibstoff erzeugen. Ein Akku hat 0.2 kWh/kg.

30 Kilo Benzin sind etwa 135 kWh Strom. Ein Akku mit 135 kWh würde etwa 700 Kilo wiegen und etwa 27.000$ im Einkauf kosten. Ein 30 kW Generator mit Tank wiegt kaum 100 Kilo kostet nicht mal 1/10tel.

https://www.n-tv.de/.../...rutaler-Asphaltbeisser-article16086696.html

Da habe ich mal was von beschichteten Lagern im Motor gelesen.

Ich habe jetzt nicht nachgeschaut, aber was ist eigentlich aus der Geschichte mit Kohlenstoffkolben geworden? Die Oma war vor ein paar Jahren anscheinend positiv überrascht.

Die modernen sehr dünnen Öle, in Verbindung mit langen Wechselintervallen und häufigem Start-Stop wären ohne Maßnahmen wie Antiverschleißbeschichtung nur schwer möglich. Wo man hinsieht kommen heute Beschichtungen zum Einsatz. Sogar auf Wischerblättern.

Steuerkettentriebe, heute meist billige Bolzenzahnketten, werden bei häufig auftretenden Schäden nicht wirklich verstärkt (anderer Kettentyp, größere Teilung) sondern billig beschichtet Tritan.

Auch werden Gleitlager mit polymeren Beschichtungen für häufigen Start-/Stop Betrieb ausgelegt. IROX

Die Pleuellager einiger BMW Motoren (z.B. B46) sind IROX-beschichtet.

Leider kompensieren solche Maßnahmen häufig aus kostengründen andere Dinge so daß die Produkte insgesamt nicht immer besser oder langlebiger werden

Mit Nikasil/Alusil gab es etliche Probleme, von wegen Langlebigkeit, zb. bei Audi 3.2 FSI hielt das ca. 60.000km bis wegen Kolbenkipper der nächste Austausch-Motor fällig wurde.

Unsinnig, JETZT noch nach HighTech-Beschichtungen für Verbrenner zu forschen, deren weitere Entwicklung aus Kosten- und Kapazitätsgründen zugunsten der E-Mobilität bereits stark eingeschränkt oder absehbar ganz eingestellt werden MUSS.

Weil der 40-45% Range Extender nicht entwickelt werden muss. Du kannst diesen ganzen Tinnef, der einen weiten Drehzahlbereich und ein "breites" Wirkungsgradoptimum im Verbrauchskennfeld gestattet einfach weglassen. Turbolader samt Ladeluftkühler, VTG, vollvariable Ventilsteuerungen, sogar Benzindirekteinspritzung - alles überflüssig. Das Ding wird von den Steuerzeiten, Verdichtung & Co auf einen bis maximal zwei Betriebspunkte ausgelegt und das wars. "Drehmomentberge" vom Keller bis zur Spitze brauchen die nicht. Ausgleichswellen werden ggf. genau so überflüssig wie Zweimassenschwungräder und Neunganggetriebe.

Zitat:

@Golfschlosser schrieb am 23. November 2019 um 10:20:18 Uhr:

Das größte Problem wird dabei sein, dass die Hersteller kein Interesse daran haben, dass ihre Erzeugnisse, älter als zehn Jahre werden. Nur wenn sich die Produktionskosten senken lassen wird es auch für den Hersteller interessant.

Gut, das glaube ich jetzt weniger.

Beschichtungen sind teils notwendig, um die Haltbarkeit eines Bauteils überhaupt darstellen zu können bzw. um die mangelnde Oberflächenqualität (auch aufgrund der früher unzureichend guten mechanischen Bearbeitung) eines Materials zu verbessern.

Gar nicht mal vorrangig wegen der Langlebigkeit.

Genannt wurde Nikasil von Mahle, das setzt man seit über einem halben Jahrhundert ein.

Davor hat man Zylinderlaufflächen oft hartverchromt.

Kommt aus dem (Kampf-)Flugzeugbau, wurde schon in den 30ern gemacht und bis weit in die Neuzeit hinein angewendet.

Kamen irgendwann in den 80ern aus der Mode.

Heute gilt: Was klein, glatt und hart ist hat wenig Reibung und was wenig Reibung hat senkt den CO2 Ausstoß.

Oberflächenbeschichtungen erleben daher gerade ihren zweiten Frühling.

Ein Bauteil kann billiger sein, WEIL man es mit irgendeinem Hightech - Mittelchen beschichtet. Denn dann kann mans u.U. kleiner und leichter auslegen.

 

Die aktuellen Verbrenner noch zu verbessern wäre ein dringendes Gebot der Stunde.

1. gibt es noch keine wirklich tauglichen E-Fahrzeuge und umweltfreundlich ist an denen gar nichts und

2. sollte man den Schadstoffausstoss senken und wie wir wissen geht das bei Nox z.B. um bis zu 80%

Ob man sinnvolle Massnahme ergreifen wird ist natürlich nehr als zweifelhaft. Da sagt die Erfahrung eher nein.

Ansonsten kann man sicher durch geeignete Beschichtung Bauteile kleiner und leichter gestalten, wenn auch nicht prinzipiell alle. Aber grade im Kfz-Bereich wo diverse Teile für 20 oder 30 Stunden Lebensdauer ausgelegt werden, da kann sowas sinnvoll sein, selbstverständlich erst recht für den Luftfahrtbereich.

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