Audi-Forscherteam für Laserverfahren nominiert

Für ein neuartiges Bearbeitungsverfahren in der Motorenfertigung wurde eine Forschergruppe um Horst Lindner, zuständig für die Entwicklung von Fertigungsverfahren bei der Audi AG, für den "Deutschen Zukunftspreis 2004" - Preis des Bundespräsidenten für Technik und Innovation - noMINIert. Die "UV-Laserbelichtung von Zylinderlaufbahnen von Verbrennungs-Kraftmaschinen" reduziert den Ölverbrauch von Motoren um bis zu 75 , den Verschleiß der Zylinderlaufbahnen und der Kolbenringe sogar um bis zu 90 Prozent. Das Verfahren befindet sich am ungarischen Audi Standort Györ bereits im Serieneinsatz. Dort werden die 3.0 TDI-Dieselmotoren auf diese Weise bearbeitet, die im Audi A6 und Audi A8 bereits zum Einsatz kommen und demnächst auch im neuen Audi A4 sowie im VW Phaeton und VW Touareg die Aggregatepalette ergänzen werden.

Zur Erklärung: Grauguss (Gusseisen mit Lamellengraphit) ist wohl einer der wichtigsten Werkstoffe im Motorenbau. Und Zylinderlaufbahnen müssen so glatt wie möglich sein. Idealerweise sollte diese glatte Oberfläche allerdings auch über eine Struktur verfügen, die das Motorenöl gleichzeitig hält. Dieser Spagat wird mithilfe eines UV-Lasers geschafft. Er "verdampft" die oberste Schicht der Zylinderlaufbahn regelrecht. Die Graphitablagerungen im Werkstoff werden freigelegt und es bilden sich zahllose, mikroskopisch kleine "Kuhlen", in denen sich das Öl sammeln kann. Ferner schmilzt der Laserpuls die Oberfläche an. Endet der Laserpuls, erstarrt die Schicht schlagartig zu einer nanokristallinen Struktur, die der Lauffläche durch ihren hohen Stickstoffanteil keramische Eigenschaften verleiht.

Auf diese Weise verfügt die Laufbahn über optimale Gleiteigenschaften - der Verschleiß wird deutlich reduziert. Die Verbrennungswärme beim Betrieb des Aggregats trägt ebenfalls zur Verbesserung der Verschleißbeständigkeit bei. Grund: Die Struktur erhält durch den Wärmeeintrag "superplastische" Eigenschaften - sie gibt besser nach. Das heißt, durch diese Nachgiebigkeit wird es den Atomen deutlich schwerer gemacht, sich vom Atomverbund abzulösen, die Verschleißfestigkeit steigt enorm.

Lindner: "Dieser Selbstkonditionierungseffekt ist eine tribologische Revolution. Die Oberfläche verändert sich quasi von selbst." Der Verschleiß wird um bis zu 90 Prozent reduziert.

Weiterer positiver Nebeneffekt: Das Öl kann in der vom Laser freigelegten, natürlichen Oberflächenstruktur des Werkstoffes besser gehalten werden. Daraus folgt auch die enorme Ölverbrauchsreduzierung, da vom Kolbenring nicht mehr so viel Öl auf der Zylinderwand des Verbrennungsraumes verteilt wird. Damit sind bessere Emissionswerte verbunden, weil weniger Öl als unverbrannter Kohlenwasserstoff in den Abgasen enthalten ist. Die Einsparungen beim Ölverbrauch können bis zu 75 Prozent erreichen.

Aus der Projektgruppe des UV-Laserverfahrens sind neben Lindner auch der Physiker Robert Queitsch vom Entwicklungszentrum für Verfahrenstechnik ATZ sowie der inzwischen verstorbene Prof. Hans W. Bergmann vom Lehrstuhl für Metallische Werkstoffe der Universität Bayreuth für den Deutschen Zukunftspreis noMINIert. Bundespräsident Horst Köhler wird am 11. November in Berlin bekannt geben, welches der vier vorgeschlagenen Forscherteams den Preis erhält.

Es ist dies bereits die zweite NoMINIerung von Audi Mitarbeitern für die renommierte Auszeichnung. 2002 waren zwei Ingenieure des Audi Konzerns im Rahmen eines Kooperationsprojektes ebenfalls unter den besten Vier. Damals für die Entwicklung eines Opto-Elektronischen Prozessors, der das "dreidimensionale Sehen" eines Fahrzeugs ermöglicht.