Leichtbau

Die Gewichtsreduktion ist eine der wirksamsten Methoden zur Verringerung des CO2-Ausstoßes. Hersteller und Zulieferer in der Automobilindustrie unternehmen erhebliche Anstrengungen, um Antriebsstränge und deren Komponenten in Leichtbauweise herzustellen. Gegenwärtig werden jedoch Nockenwellenmodule, die eine Schlüsselkomponente des Antriebsstrangs darstellen, noch immer aus Aluminium hergestellt. In Zusammenarbeit mit Partnern ist es unseren Forschern nun gelungen, ein Nockenwellenmodul aus faserverstärkten Duromeren herzustellen. Seine Leichtbauweise trägt dazu bei, das Motorgewicht zu senken und die Montagekosten zu reduzieren.

Kunststoff-Nockenwellenmodul

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Die Gewichtsreduktion ist eine der wirksamsten Methoden zur Verringerung des CO2-Ausstoßes. Hersteller und Zulieferer in der Automobilindustrie unternehmen große Anstrengungen, um Antriebsstränge und deren Komponenten in Leichtbauweise herzustellen. Gegenwärtig werden jedoch Nockenwellenmodule, die eine Schlüsselkomponente des Antriebsstrangs darstellen, noch aus Aluminium hergestellt. Das Nockenwellenmodul befindet sich im Zylinderkopf, also in der Regel im oberen Bauraum des Antriebsstrangs. Hier ist es besonders sinnvoll, Gewicht zu sparen, da dies auch zur Absenkung des Fahrzeugschwerpunkts beiträgt. In Zusammenarbeit mit Partnern ist es unseren Forschern nun gelungen, ein Nockenwellenmodul aus faserverstärkten Duromeren herzustellen. Seine Leichtbauweise trägt dazu bei, das Motorgewicht zu senken und die Montagekosten zu reduzieren.

Aktuelle Forschung

Leichtbau-Nockenwellenmodul

  • faserverstärkter Duroplast-Verbundstoff-Zylinderkopfdeckel mit
    integrierter Nockenwelle in monolitischer Bauweise ermöglicht eine Gewichtsreduktion
  • Funktionsintegration wie ungeteilte Lagergeometrie und integriertes Dichtungskonzept

Vorteile

  • reduziertes Motorgewicht und reduzierte Zylinderkopfkomplexität
  • Bauraumvorteil durch kompakte Bauweise
  • verbessertes NVH-Verhalten und Kostensenkung durch reduzierten Montageaufwand

Die Prototypen wurden unter realen Bedingungen für 600 Stunden auf einem Prüfstand getestet. Das Leichtbau-Modul zeigte eine einwandfreie Funktionalität. Mit Hilfe der geplanten befeuerten Motorenversuche werden die Projektpartner die Funktionalität und die NVH-Eigenschaften unter Berücksichtigung der Gasdruckkräfte des Verbrennungsprozesses nachweisen.

Leichtbau schont Ressourcen, Energie und Klima. Die branchenspezifische Auslegung und Konstruktion von Leichtbaulösungen bestimmt die Auswahl der geeigneten Werkstoffe sowie den Herstellungsprozess. Am Fraunhofer ICT stehen polymerbasierte Faserverbundwerkstoffe und deren Hybride im Mittelpunkt der Entwicklungen. Forschungsschwerpunkte sind lang- und endlosfaserverstärkte Polymere mit einer duro- und thermoplastischen Matrix sowie deren Hybridisierung. In enger Zusammenarbeit mit dem Karlsruher Institut für Technologie KIT werden die Methoden-, Verfahrens- und Werkstoffentwicklung vorangetrieben.