Fachartikel

Herstellung neuartiger Al-Verbundwerkstoffe zur Anwendung in Gleitlagern
von Martin Wimmer, Christoph Nerl, Stefan Riedel und Hartmut Hoffmann, Garching

Aktuelle und zukünftige Motorenkonzepte zielen in hohem Maße auf steigende Leistungsdichten bei gleichzeitiger Reduzierung von Emissionsausstoß und Treibstoffverbrauch ab. Die thermomechanischen Belastungen von Gleitlagern als wichtige Motorenkomponenten werden dadurch signifikant erhöht. Konventionelle Gleitlagerwerkstoffe sowie Verfahren zur Vormaterialherstellung stoßen zunehmend an ihre Grenzen.

Stranggießanlage am Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen (utg) der Technischen Universität  München
Bild: Stranggießanlage am Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen (utg) der Technischen Universität München.

Die Herstellung von Aluminium-Verbundwerkstoffen als Vormaterial zur Gleitlagerfertigung erfolgt derzeit durch verschiedene Plattierverfahren wie z. B. Walzplattieren. Dies erfordert einerseits einen hohen prozesstechnischen Aufwand zur Vorbereitung der Verbundpartner und limitiert andererseits den Einsatz höherfester Aluminium-Legierungen aufgrund des eingeschränkten Umformvermögens. Deshalb wird am Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen (utg) der Technischen Universität München ein neuartiges Herstellungsverfahren auf der Basis der horizontalen Stranggießtechnologie entwickelt. Ziel ist die Zusammenführung der Fertigungsschritte Urformen und Fügen zu einem einzigen Prozessschritt. Das neue Verfahren soll sowohl zu einer Verbesserung des Werkstoffverbundes führen als auch den Einsatz höherfester Aluminiumlegierungen ermöglichen.

Im Rahmen des Beitrags werden die wesentlichen Schritte der Verfahrensentwicklung dargestellt. Die Ermittlung der notwendigen Parameter zur Bildung eines metallischen Verbundes erfolgt mit Hilfe grundlegender Gießversuche. Diese Erkenntnisse dienen als wichtige Eingangsgrößen für eine anschließende simulationsgestützte Verfahrensentwicklung. Auf der Grundlage von Simulationsstudien können konkrete Handlungsempfehlungen zur Auslegung der Anlagen- und Prozesstechnik einer Pilotanlage gegeben werden. Diese Vorgehensweise erlaubt eine systematische Verfahrenserprobung und -optimierung sowie eine Validierung der Simulationsergebnisse.

Dipl.-Ing. Martin Wimmer, Dipl.-Ing. Christoph Nerl, Dr.-Ing. Stefan Riedel und Prof. Dr.-Ing. Hartmut Hoffmann, Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen (utg) der Technischen Universität München, Garching


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