ALUMINIUM 2018

•••6••• Innovationen Fischtrawler Foto: wildwestanimal/Moments/Getty Images Hält der Motor noch? Modell kalkuliert Lebensdauer D ie Wartungsintervalle von Abgasturboladern, die bei Verbrennungsmotoren häufig zum Einsatz kommen, werden unter anderem durch die Radialver- dichterräder aus Aluminium vorgegeben. Das Prob- lem: Beim Verdichten der Luft steigt die Temperatur an, das Material altert und verliert seine ursprüngli- che Festigkeit. Bislang war es nicht möglich, diesen Alterungsprozess und damit die Lebensdauer des Bauteils präzise vorherzusagen. Der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) ist es zu- sammen mit dem Fraunhofer IWM gelungen, ein Be- rechnungsmodell zu entwickeln, das genau das kann. Abgasturbolader kommen bei vielen Verbrennungs- motoren zum Einsatz, um die Energie der Abgase zu nutzen. In einem Pkw, der nur wenige Kilometer pro Tag fährt, wird das Bauteil nur kurzzeitig bean- sprucht. Anders sieht es aus bei einem Fischtrawler in der Hochseefischerei, wenn der Motor stetig über viele Stunden im Einsatz ist. Gut zu wissen ist daher, wie lange das Bauteil voraussichtlich halten wird, um die Wartungsintervalle entsprechend zu planen. BAM-Wissenschaftler haben dazu das Material, eine Aluminiumlegierung, unter die Lupe genommen. Das Material wird im Herstellungsprozess bei 195 Grad Celsius ausgehärtet und erhält so seine optimale Fes- tigkeit. Beim Verdichten der Luft erhöht sich die Tem- peratur und das Material altert. „Um mehr über den Verlauf des Alterungsprozesses zu erfahren, haben wir uns angeschaut, wie sich die Mikrostruktur und damit die Festigkeit der Aluminiumlegierung über einen Zeitraum von fast drei Jahren verändert, wenn die Temperaturen bei 190 Grad Celsius oder knapp darunter liegen“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Birgit Skrotzki, Leiterin des Fachbereichs Experimentelle und modell- basierte Werkstoffmechanik. Die mikrostrukturellen Daten sind die Grundlage für ein erweitertes Berech- nungsmodell, das den Festigkeitsverlust des Materi- als mitberücksichtigt. Dadurch konnten bestehende Alterungs-, Verformungs- und Lebensdauermodelle verbessert werden. „Das Berechnungsmodell trägt so dazu bei, die Lebensdauer von Radialverdichter- rädern aus Aluminium auch unter starker Beanspru- chung besser vorherzusagen“, so Skrotzki. So kann man besser kalkulieren, wie lange der Motor zuver- lässig läuft – ob im Stadtverkehr oder auf hoher See. Light, but durable and stable 3D metal printer for more efficient components of commercial vehicles A whole range of products can nowadays be manufactured us- ing 3D printers. The engineers around Professor Roman Teutsch use this technology to develop components for various commer- cial vehicles. The advantage: the printed products can be designed in such a way that they are light, but still durable and stable. “Such processes are of particular interest to the automotive indus- try,” says Professor Teutsch, who leads the TUK’s Institute for Me- chanical and Automotive Design (iMAD). “Numerous components used in safety-relevant areas are subject to strict specifications. They must last throughout the life of the vehicle.” The 3D print- er has a relatively large design space of 27.5 x 27.5 x 42 centime- tres, so that researchers can also produce larger components for commercial vehicles in one piece. The special thing about it: “With the help of the technology, we can produce parts that are highly complex, such as filigree lattice structures,” says Teutsch. It also simplifies the process for engineers to consider design im- provements; for example, when it comes to design structures, optimised to the load path. Also nature itself sets an example. For example, leaf veins of many plants, which form a supporting structure, or the shape of branch forks play a role here. Today’s technology makes it easier to pro- duce such bionic forms and to de- sign more efficient components. This technology is suitable for the production of spare parts, for ex- ample, if the tools of the original component are worn out. Professor Roman Teutsch holding a component Photo: TUK / Koziel Continued from page 1 Messehighlight DAMIT NACHHALTIGKEIT LÄNGER HÄLT. Mit der speziellen HERNEE Härtungs- und Beschichtungs- technologie machen wir aus Aluminium einen Hoch- OHLVWXQJV :HUNVWRII GHU GLH ·NRQRPLVFKH (IƋ]LHQ] ,KUHU Produkte maßgeblich erhöht. Hart, haltbar, nachhaltig – das ist Leistung, die man spürt. OBERFLÄCHENTECHNIK. LEISTUNG, DIE MAN SPÜRT. www.hernee.de