Präzisions-Leichtbau

Weniger ist mehr

An den Verfahren zum Aufbau zellularer metallischer Struktur arbeiten Forschungseinrichtungen und Industrie schon seit Jahren. Über die ersten Anwendungen hinaus ist nun der Schritt in die Großserie gelungen.

Poröse metallische Strukturen können sehr unterschiedlich aufgebaut sein. Offenzellige Schäume, Hohlkugelstrukturen verschiedener Art, faserige Strukturen sowie Siebdruckstrukturen sind die wichtigsten Gruppen. Letztere eignen sich beispielsweise zum Aufbau dreidimensionaler Präzisionsstrukturen für Mikrosystemtechnik, Mikromechanik oder den hochpräzisen Leichtbau. In allen Bereichen kommen jeweils verschiedene Verfahren zum Einsatz, die unterschiedliche Produkteigenschaften erzeugen. In der Vergangenheit lag der Entwicklungsschwerpunkt auf der Verfahrens- und Werkstofftechnik, um Massenbauteile wirtschaftlich produzieren zu können. Das ist gelungen, wie beispielhaft zwei Anwendungen zeigen.

Für Komfort und Funktion von Kraftfahrzeug-Schaltgetrieben ist die Synchronisation ein wichtiges Kriterium. Der Synchronring ist dabei eines der wichtigsten Bauteile. Die Tendenz zur Gewichtsreduzierung durch kleinere, kompaktere Bauweisen bei weiterer Verbesserung des Schaltkomforts hat eine Steigerung der zu übertragenden Reibleistung zur Folge. Diese Reibleistungen erfordern spezielle Reibschichten, die mit dem Synchronring als Träger verbunden sind. Derzeit sind verschiedene Reibmaterialien im Einsatz, die nach Kosten und Eigenschaften ausgewählt werden. Die Reibeigenschaften des Belags hängen nicht nur vom Werkstoff, sondern in hohem Maße von der Belagstruktur ab, da diese entscheidenden Einfluss auf die Ölverdrainageleistung hat.

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Ein neuartiger Eisenbasis-Sinterbelag weist aufgrund seiner hochporösen und mit netzartig ausgebildeten kanalartigen Vertiefungen versehenen Struktur besonders hohe Leistungsfähigkeit auf. Diese Struktur wird durch die Rohstoffauswahl erreicht. Eine neue Fertigungstechnologie ermöglicht gegenüber konventionell gefertigten Sinterreibmaterialen auf Kupferbasis durch Einsparung von Fertigungsschritten die preiswertere Herstellung. Diese Entwicklung entstand in Kooperation und im Auftrag der Diehl Metall, Röthenbach.

Eine sehr spezielle Problemlösung liefern metallische Faserbauteile in Sachen Explosionsschutz: Üblicherweise werden Motoren in explosionsgefährdeten Umgebungen so konstruiert, dass Explosionen innerhalb des Motorgehäuses verbleiben. Möglich wird das unter anderem durch Einsatz besonders enger Spaltmaße an der Welle. Die zu realisieren ist generell aufwendig. Besonders bei größeren Motoren und Sondermotoren sind zudem nach den vorgeschriebenen Prüfungen durch die PTB häufig Nacharbeiten erforderlich. Der Anlagenbauer und Konstruktionsdienstleister KEK hat in Zusammenarbeit mit dem IFAM eine andere Lösung in die Serienproduktion gebracht: Vor den Wellenspalt wird ein Flame-Stop-Element montiert, das eventuell austretende heiße Gase durch Zwangsführung soweit abkühlt, dass keine Explosionsgefahr mehr gegeben ist. Das System ist von der PTB für verschiedene Motoren und Motorenbaureihen freigegeben. Derzeit werden weitere Anwendungen getestet, beispielsweise der Flammschutz in Rohrleitungen.dr

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