Fachartikel

Trends bei Aluminium-Zylinderkurbelgehäusen
von Stephan Beer, Neckarsulm

Elektroautos verfügen noch nicht über den nötigen Entwicklungsstand, um Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren abzulösen. Die Politik wird die Entwicklungsgeschwindigkeit aber deutlich erhöhen. Das Ziel ist es, Deutschland zum globalen Leitanbieter für Elektromobilität und nicht zum Leitmarkt zu machen.

Downsizing bei Motorblöcken
Bild: Downsizing bei Motorblöcken: ein Smart-Diesel vor einem V 8 für die Porschemodelle Pananera sowie Cayenne. (Foto: KS Aluminium-Technologie)

Trotz der erzielten Fortschritte bestehen bei Elektroantrieben weiterhin Probleme, die bisher nur zum Teil gelöst wurden. Nach Einschätzung der KS Aluminium Technologie GmbH, Neckarsulm, die Aluminium-Motorblöcke von 3 bis 12 Zylindern in allen verfügbaren Bauarten herstellt, werden die klassischen Verbrennungsmotoren Otto und Diesel daher in den nächsten 15 bis 20 Jahren noch die dominierenden Konzepte sein, auch wenn alternative Antriebe in verschiedenen Varianten entwickelt werden. Dabei kommt der Elektrifizierung in unterschiedlichem Ausmaß eine wesentliche Bedeutung zu. Bei einer Vielzahl alternativer Kraftstoffe ist von einer steigenden Vielfalt an Antriebsvarianten auszugehen. Bei überwiegend urbanem Einsatz werden bereits in wenigen Jahren Elektroantriebe an Bedeutung gewinnen. Die verschiedenen hybriden Antriebe (z. B. Parallel, Mild, Power Split) kommen für gemischte Einsatzgebiete in Frage, während bei überwiegendem Langstreckenbetrieb der Verbrennungsmotor zumindest als sogenannter Range-Extender, zur Erhöhung der Reichweite noch lange Zeit ohne wirtschaftliche Alternative sein wird.

Ohne weitreichenden Leichtbau, „Downsizing" der Motoren sowie einer gewissen Elektrifizierung des Antriebs können die immer strenger werdenden Umweltziele aber kaum erreicht werden. Neben dem ganzheitlichen Ansatz, der eine Reduktion des Fahrzeuggewichts sowie der Luft- und Rollwiderstände ohne Abstriche bei der Sicherheitsausstattung und im Fahrkomfort vorsieht, steht dabei besonders die Entwicklung moderner Antriebsstränge im Fokus. Ein beschichtungsfähiges Hochleistungs-Reihen-Zylinderkurbelgehäuse im Closed-Deck-Design mit höchsten Lagerstuhlfestigkeiten lässt sich mit dem Kernpaket- oder dem Kokillengießverfahren abbilden, immer das entsprechende Bauteildesign vorausgesetzt. Bei geeignetem Anschnittsystem über das Zylinderdeck lassen sich aktiv wassergekühlte Kokillen oder Kühleisen im Lagerstuhlbereich einsetzen und somit höchste Lagerstuhlfestigkeiten einstellen. Die Verwendung von mehreren Kavitäten in der Gießform erschließt ein beachtliches Kostenpotential.

Aus Gründen der Gewichtsreduktion sowie der Kosten werden sowohl Gusseisen als auch Aluminium die bevorzugten Werkstoffe bleiben. Während für Gusseisen ausschließlich das Sandgießverfahren in Frage kommt, lassen sich Aluminium-Zylinderkurbelgehäuse in mehreren Verfahren darstellen. Die eingesetzten Verfahren sind derzeit das Druckgieß-, Niederdruckkokillengieß- sowie das Kernpaketverfahren. Das Druckgießen wird seine bereits führende Position weltweit gesehen noch weiter ausbauen. Interessant wird die Entwicklung der Marktanteile des Sandgieß- und Kokillengießverfahrens sein, da sie insbesondere für sehr stark belastete Closed-Deck-Motoren eingesetzt werden können und in diesem Marktsegment miteinander konkurrieren. Die Herstellung von Zylinderkurbelgehäusen mit dem Lost-Foam-Verfahren wird voraussichtlich verschwinden.

Autoren: Dr.-Ing. Stephan Beer, Senior Manager Engineering Support, KS Aluminium-Technologie GmbH, Neckarsulm

 

Download des Gesamtbeitrages


Bundesverband der Deutschen Gießerei-Industrie, Redaktion kug.bdguss.de 2010 ®