Höhere Effizienz für Verbrennungsmotoren durch optische Messverfahren

BMBF- Forschungsprojekt ZOOM optimiert Präzisionsfertigung von Zylinderlaufbahnen.

	Bild 1: Honwerkzeug bei der Bearbeitung (Quelle: Nagel GmbH)
	Bild 2: Faseroptischer Sensor (Quelle: Fionec Aachen)

In der Fertigung moderner Verbrennungsmotoren ist das Honen ein etablierter Fertigungsprozess, bei dem eine Mikrostruktur auf der Zylinderlauffläche erzeugt wird. Prozessschwankungen beim Honen durch Verschleiß der Schneidleisten, gealterte Schneidzusatzstoffe (Honöl oder Kühlschmierstoffemulsionen) sowie Werkstoff- oder Werkzeugausbrüche führen zu mangelhafter Oberflächenqualität der Zylinderlaufbahnen. Die daraus resultierenden tribologischen Mängel führen zu Motoren, die durch einen zu hohen Ölverbrauch auffallen, im umgangssprachlichen Gebrauch auch als „Ölfresser“ bekannt. Um ein Fertigungsverfahren zu entwickeln, das zu technologisch besseren und ökologischeren Produkten führt, ist ein Ansatzpunkt die 100%-Oberflächenkontrolle der gehonten Zylinderlaufbahnen.

Die bisher eingesetzten taktilen Messverfahren zur Kontrolle der Oberflächenstruktur sind aufgrund der kurzen Fertigungstaktzeiten von 30 Sekunden nicht im Prozess einsetzbar, weshalb innerhalb der Endkontrolle nur Stichproben geprüft werden können. Durch den Einsatz eines schnellen optischen Verfahrens zur Rauheitsmessung im Prozess wird ein maschinennaher Regelkreis geschlossen, um Korrekturen von Bearbeitungsmängeln schon während des Honprozesses durchzuführen und damit die Oberflächenqualität zu gewährleisten.

Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Forschungsprojekts „ZOOM“ (Optischer Qualitätsregelkreis zur gezielten Fertigung von Zylinderlaufbahnen) untersucht das Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen die Möglichkeit des Einsatzes eines faseroptischen Interferometers und eines konfokal-chromatischen Systems zur In-Prozess 100%-Oberflächenmessung unter Fertigungsbedingungen. Ziel des WZL ist es gemeinsam mit den beteiligten Projektpartnern ein robustes Sensorkonzept als Messeinheit in einer Nagel-Werkzeugmaschine umzusetzen und einen Qualitätsregelkreis zur prozesssicheren Fertigung von Zylinderlaufbahnen aufzubauen.

Über den Verbund ZOOM
Die vier Verbundpartner (Mahr GmbH, Nagel Maschinen- und Werkzeugfabrik GmbH, RWTH Aachen und Friedrich-Alexander-Universität Erlangen) des Forschungsprojekts ZOOM werden vom BMBF mit mehr als 890.000 Euro über drei Jahre hinweg noch bis Ende Januar 2012 gefördert. Als weiterer Partner ist die Volkswagen AG im Verbund vertreten.

BMBF-Forschungsverbund ZOOM: Tabellarische Übersicht

Pressemitteilung WZL - Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen