Weniger Emissionen durch reibungsarme Motorenteile

Das Fraunhofer IWS arbeitet im Verbundprojekt "Prometheus" unter anderem an reibungsarmen Beschichtungen von Motorenteilen. Weiterentwicklungen der Oberflächentechnik sollen die Emissionen senken.

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Im Projekt "Prometheus" entwickelt das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS gemeinsam mit der Autoindustrie Verfahren für reibungsmindernde Oberflächen von Motorenteilen. "In jedem Motor reiben Teile wie zum Beispiel Kolben und Zylinder aufeinander. Je mehr Reibungswärme entsteht, desto mehr Kraftstoff wird verbraucht und desto höher sind die CO₂-Emissionen", erklärt Dr. Volker Weihnacht, der das Forschungsprojekt im IWS leitet. Die entwickelten diamantartigen Beschichtungen und laserstrukturierten Oberflächen sollen die CO₂-Bilanz von Autos, Lkw und Bussen, aber auch von Baumaschinen und Gasmotoren verbessern.

Bei der weiterentwickelten superharten und diamantartigen Kohlenstoffbeschichtung Diamor wurde dem mittels Plasmaverfahren verdampften Graphit verschiedene Elemente beigemischt. Die im IWS erzeugten Kohlenstoffschichten bestehen aus bis zu 70 Prozent Diamant-Bindungsanteilen und werden mit dem speziell für diese Schichten entwickelten Laser-Arc-Verfahren erzeugt. Zudem kann eine Mikrostrukturierung per Laser Oberflächen mit einer Art Haifischhauteffekt versehen, um die Reibung zu minimieren.  

Schmierstoff und Oberfläche aufeinander abstimmen

Entscheidend ist das Zusammenspiel der verschiedenen Motorenkomponenten: Für eine optimale Abstimmung zwischen Schmierstoff und Oberfläche arbeiten die Fraunhofer-Wissenschaftler zudem eng mit Motoren- und Komponentenherstellern sowie Werkstoff- und Schmierstoffexperten zusammen. Insgesamt zwölf Partner aus Industrie und Forschung sind an dem 2019 gestarteten Verbund-Forschungsprojekt beteiligt. Am Ende sollen Protypen reibungsarmer Motorenteile, etwa Wälz- und Gleitlager entstehen, die in die Serie überführt werden können.