Fraunhofer IWU

Adaptronisches Werkzeug senkt Verbräuche

Werkzeug, Honwerkzeug, Fraunhofer Foto: Andreas Wolf

Ein neuartiges, adaptronischen Honwerkzeug, das Ingenieure des Fraunhofer IWU entwickelt haben, soll den Kraftstoff- und Ölverbrauch sowie die Geräuschemissionen von Verbrennungsmotoren reduzieren.

Kolben und Zylinder werden von den Motorenherstellern inzwischen nur noch mit minimalen Toleranzen gefertigt. In kaltem Zustand absolut passgenau, deformieren sich Kolben und Zylinderlaufbahnen aber bei Betriebstemperatur. Es treten dann Leistungsverluste auf, die zu einem höheren Kraftstoffverbrauch führen. Ebenso steigt die für die Schmierung notwendige Öl-Menge an. Darüber hinaus sind höhere Verschleißerscheinungen die Folge. Laut dem Fraunhofer IWU verursachen solche Abweichungen rund die Hälfte der Gesamtreibung im Motor.

Optimale Zylindergestalt

Eine „gesteuerte schnelle inverse Unrundbearbeitung“ soll diese Abweichungen verhindern. Das Ergebnis sei eine Zylinderbohrung mit einer Geometrie, die unter Betriebsbedingungen der optimalen geometrischen Zylindergestalt sehr nahe kommt. Dadurch sollen Kraftstoff und Ölverbrauch zurück gehen und sich gleichzeitig der Verschleiß verringern. Das Fraunhofer IWU geht von einer Kraftstoffeinsparung bis zu drei Prozent aus.

Überlagerung von aktorischer und konventioneller Aufweitung

Das neue Werkzeug hat es in sich: Bei der Bearbeitung der Zylinderbohrung ist die Überlagerung von aktorischer und konventioneller Aufweitung möglich. Während der Verarbeitung von Soll- und Ist-Kontur generiert das System Bearbeitungsmatrizen und übergibt jene über eine Schnittstelle der Maschinensteuerung. Daraus werden Stellwerte für Piezoaktoren abgeleitet, die Aktorenspannung stellt ein Spannungsverstärker bereit. Ein Schleifringsystem an der Gelenkstange gewährleistet die Energieübertragung für die Aktoransteuerung.

Drei Schneidgruppen

Das adaptronische Werkzeug besteht aus einem Werkzeuggrundkörper und drei radial und axial versetzten schwimmend gelagerten Schneidgruppen, die sich über den Werkzeugdurchmesser aus Stützleiste, Aktorpaket und Honleiste zusammensetzen. Die aktorische Aufweitung des Werkzeuges wird mit drei parallel in Reihe angeordneten piezoelektrischen Multilayeraktoren bewerkstelligt.

Geringere Geräuschemissionen

Das Formhonverfahren mit dem neuen Werkzeug soll noch einen weiteren Vorteil haben: Durch verringerte  Kolbensekundärbewegungen aufgrund der veränderten Form der Zylinderbohrung sinken laut Fraunhofer IWU auch die Geräuschemissionen. Außerdem sollen sich die Fertigungskosten reduzieren. Zu sehen ist das neue Werkzeug auf der Hannover Messe 2012 am Stand der Fraunhofer-Allianz Adaptronik FAA D21 in Halle 2.

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