Highly Optimized Cooling System for Additively Manufactured Cylinder Heads

Der Artikel untersucht die Entwicklung eines hocheffizienten Kühlsystems für einen Zylinderkopf eines verkleinerten 1,5-l-Dreizylinder-Benzin-Turbomotors, das additive Fertigungstechniken nutzt. Ford Research und die RWTH Aachen kooperierten bei der Entwicklung und Herstellung des Zylinderkopfes mit Laser Powder Bed Fusion (LPBF) und wählten AlSi10Mg als Legierung aus. Das Projekt zielte darauf ab, kritische Brennwandbrennpunkte zu beseitigen und eine nahezu ideale Kühlung zu erreichen. Das Kühlkonzept umfasste die Implementierung bedruckter Rippenstrukturen im Wassermantel und die örtliche Reduzierung der Brennkammerwanddicke. Simulationen und Hardwaretests bestätigten die Wirksamkeit des Designs, was zu deutlichen Temperatursenkungen und einer verbesserten Haltbarkeit des Brennkammerdecks führte. Die Studie etablierte zudem eine simulationsbasierte Entwicklungsmethode zur Kühlung von Rippenstrukturen, die den Weg für zukünftige Anwendungen in verschiedenen Antriebsfeldern ebnet.