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Optimierter Verschleiss durch modernes Randschichtverfahren
| Die Tribokonditionierung von Nockenwellen reduziert die Reibung und damit den Verschleiss im Ventiltrieb. Die Wirkung der ANS-Technologie lässt sich hier vor allem auf die optimierte Oberflächentopographie zurückführen. Zusätzlich verhindert die Triboschicht das Abreissen des Ölfilms bei niedrigen Drehzahlen, was Verschleiss an Nocken und Lagern vorbeugt. (Bilder: ANS) |
Die Tribokonditionierung ist ein mechanisch-chemisches Oberflächen-Veredelungsverfahren zur Optimierung der Reibeigenschaften von mechanischen Bauteilen aus Stahl oder Gusseisen. Es kombiniert das Polieren der Komponentenoberfläche mit der Bildung eines Festschmierstofffilms (Tribofilm), der chemisch in der Oberfläche des Bauteils gebunden ist. Dies verbessert vor allem das Einlaufverhalten behandelter Bauteile, was von grosser Bedeutung ist, da besser eingefahrene Motorenteile über einen deutlich längeren Zeitraum in einem guten Zustand bleiben.
Beim optimalen Einfahren eines Motors werden Oberflächenunebenheiten der einzelnen Bauteile geglättet und lokale Drücke zwischen den einzelnen Reibteilen reduziert. Dies begünstigt dann eine Vollfilmschmierung, die zu dramatisch weniger Verschleiss und einem geringeren Kraftstoffverbrauch führt. Die patentierte ANS-Tribokonditionierung von Motorenteilen verbessert diese Kontaktkonformität. Denn gerade beim Einfahren wird die Bauteiloberfläche schnell durch Mikrorisse und Ausbrüche geschädigt, was zu einem verfrühten Ausfall der Teile führen kann. Durch die vorteilhaftere Oberfläche erhöht sich die Schmierfilmfestigkeit, was Automobilherstellern wiederum den Einsatz von modernen Energiesparschmierstoffen ermöglicht. Die Tribokonditionierung allein hat bei modernen Motoren ein Potential zur Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs von etwa einem Prozent. In Kombination mit niedrigviskosen Motorölen können Autohersteller jedoch eine Kraftstoffersparnis von sogar 2 bis 4 Prozent erzielen.
Verschiedene Motorkomponenten profitieren von der Tribokonditionierung, unter anderem Nockenwellen, Kurbelwellen, Zylinderlaufflächen, Pleuel, Kipphebel und Nocken, Ventile und Ventilführungen. Also hilft sie, Verschleiss und verschleissfördernde Reibung an allen Bauteilen im geschmierten Kontakt vorzubeugen.
| Das technische Potenzial der Tribokonditionierung ist durch intensive Tests über fünf Jahre belegt. Diese fanden an mehreren Forschungs- und Technologiezentren für unterschiedlichste Motorenteile statt. Das Bild zeigt einen tribokonditionierten Pleuel. |
Die Tribokonditionierung von Nockenwellen reduziert die Reibung und damit den Verschleiss im Ventiltrieb. Die grössten Vorteile konnten die Spezialisten von ANS für direktwirkende mechanische Ventiltriebe mit Tassenstössel (direct-acting mechanical bucket, DAMB) im emissionsstarken Stop-and-Go-Stadtverkehr messen. Die Wirkung der Tribokonditionierung lässt sich hier vor allem auf die optimierte Oberflächentopographie zurückführen. Zusätzlich verhindert die Triboschicht das Abreissen des Ölfilms bei niedrigen Drehzahlen, was Verschleiss an Nocken und Lagern vorbeugt.
Besonders die modernen automatischen Start-Stopp-Systeme und Motorenöle mit einer extrem niedrigen Viskosität neigen dazu, die Nockenwellenlager bis an ihre Grenzen zu belasten, was zu vorzeitigem Verschleiss führt. Viele Automobilhersteller verwenden daher elektrische Ölpumpen, die das Risiko eines Ölfilmabrisses zwar verringern, aber nicht vollständig beseitigen können. Die Tribokonditionierung von Nockenwellenlagern ist im Vergleich zu Elektropumpen die wesentlich kostengünstigere und massgeblich weniger komplexe Lösung.
Auch Kurbelwellenlager haben aufgrund des Einsatzes von Start-Stopp-Technologien und niedrigviskosen Ölen zunehmenden Bedarf an der Optimierung des tribologischen Verhaltens. Denn durch wiederholtes Starten und Stoppen des Motors nehmen Reibungsverluste enorm zu und setzen die Lager einer deutlich höheren Oberflächenbelastung aus. Dies hat die Verwendung immer fortschrittlicherer und teurerer Materialien erforderlich gemacht, was die Produktionskosten steigert und ungewollte erhöhte Geräuschpegel des Motors verursachen kann. Ähnlich wie bei Nockenwellen hilft hier die ANS-Tribokonditionierung, die Schmierfilmfestigkeit auf den Kurbelwellenlagern zu erhöhen, die Anlaufreibung sowie den Lagerabrieb auf der Gegenfläche der Kurbelwellenzapfen zu minimieren.
| Mit ANS-Tribokonditionierung behandelte Lauffläche für die Kolben eines Lastwagenmotors. Auch hier kann mit der ANS-Oberflächentechnologie Reibung und Verschliess vorgebeugt werden. |
Das technische Potenzial der Tribokonditionierung ist durch intensive Tests belegt. Diese fanden fünf Jahre lang an mehreren Forschungs- und Technologiezentren für unterschiedlichste Motorenteile wie Ventile, Pleuelstangen und Zylinderbohrungen statt, sowohl für den Personenwagen- als auch für den Nutzfahrzeugbereich, unter anderem beim Automobilhersteller Ford.
Die messbare Optimierung kann auf drei Hauptfaktoren zurückgeführt werden: die Bildung eines selbstregenerierenden Tribofilms, die Verbesserung der Oberflächenintegrität nach dem Einfahren und ein modifiziertes Oberflächenrauheitsprofil.
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Das Unternehmen in Kürze Applied Nano Surfaces (ANS) bietet Lösungen zur Reibungs- und Verschleissreduzierung für die Industrie und besonders den Automotive-Sektor. Die Einzigartigkeit der ANS-Technologie ist die Optimierung aller behandelten Komponenten mithilfe einer Technologie, die sich leicht und kostengünstig in bestehende Produktionsprozesse implementieren lässt: für eine geringere Reibung, eine erhöhte Verschleissfestigkeit und eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit. |
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