Diamantähnlich beschichtete Motorenteile senken Reibungsverluste

Motoren könnten wesentlich effizienter und sparsamer laufen, wenn es gelänge, die mechanischen Reibungsverluste in den Aggregaten auszuschalten. Doch die Praxis lehrt: Das funktioniert nicht – zumindest nicht allein mit herkömmlichem Schmieröl.

Auf der Suche nach Alternativen fanden die Forscher der Nissan Motor Company völlig neue Oberflächenpaarungen, die bisher ungeahnte Optimierungsmöglichkeiten zulassen. Als Favorit für den Einsatz im Motorenbau kristallisiert sich eine Kohlenstoffverbindung heraus, die in der Basis einen diamantähnlichen Aufbau, kurz DLC (Diamond-like Carbone), aufweist. Diese Schicht ist hart, aber sehr dünn und wird derzeit bereits im Medizingerätebau eingesetzt - hier allerdings wegen anderer Eigenschaften wie Bioverträglichkeit und variabler elektrischer Leitfähigkeit.

Für die heißen und mechanisch hoch beanspruchten Motorenteile muss die Beschichtung variiert werden. Die Nissan Forscher eliMINIeren dazu beim Aufdampfen mit einem speziellen plasmagestützten Gasphasenabscheider Wasserstoffatome aus der Molekülstruktur des diamantähnlichen Kohlenstoffs.

Das hat einen bemerkenswerten Nebeneffekt: Denn dabei entstehen polare Kräfte, die wie kleine Magneten ein Spezial-Motorenöl festhalten und somit für stets gleichmäßig benetzte Reibflächen sorgen.

Ganz und gar kann man derzeit aber noch nicht auf das Öl verzichten. Denn DLC kann nur die Reibung zwischen den Motorteilen aus Stahl, Guss und Alu reduzieren. Für die anderen Aufgaben, die das Motorenöl zu erfüllen hat, wie Motorreinigung, Wärmeabfuhr, Wasserbindung, Korrosionsvermeidung und Geräuschdämpfung, gibt es keine Alternativen.

Bei ersten Praxisversuchen mit DLC-beschichteten Kolbenringen, Kolbenbolzen, Kipphebeln und Ventilschäften konnten die Reibungsverluste um immerhin 25% gesenkt werden. Und: Durch die nur einhundertstel Millimeter dicke Schicht verdoppelte sich die Lebensdauer der Motorenbauteile.