Forschung

Diamant-Effekt für Motoren soll Milliarden Liter Kraftstoffe sparen

Dr. Volker Weihnacht, Prof. Andreas Leson und Dr. Hans-Joachim Scheibe (v.l.n.r.) vor der Laser-Arc-Anlage, die Bauteile mit einem fast diamant-hartem Überzug versehen, der die Motor.Reibung drastisch senkt. Foto: Dirk Mahler, FHG

Dr. Volker Weihnacht (l.), Prof. Andreas Leson und Dr. Hans-Joachim Scheibe (r.) vor der Laser-Arc-Anlage, die Bauteile mit einem fast diamant-hartem Überzug versehen, der die Motor.Reibung drastisch senkt. Foto: Dirk Mahler, FHG

Fraunhofer-Preis für Kohlenstoffhärtung aus Dresden

Dresden/Wiesbaden, 9. Juni 2015. Konsequent im Automobil-Bau eingesetzt, könnte eine neue diamantähnliche Hightech-Beschichtung aus Dresden weltweit 117 Milliarden Liter Benzin und Diesel einsparen – pro Jahr! Das hat Prof. Andreas Leson vom Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) Dresden eingeschätzt. Er hatte gemeinsam mit seinen Kollegen Dr. Hans-Joachim Scheibe und Dr. Volker Weihnacht dieses kohlenstoffbasierte Laser-Lichtbogen-Verfahren in den vergangenen Jahren zur Industriereife geführt. Die drei Forscher bekamen für ihre bemerkenswerte Entwicklung heute auf der Fraunhofer-Tagung in Wiesbaden den Joseph-von-Fraunhofer-Preis 2015 verliehen. Derweil hat ist BMW derweil dabei, die Dresdner Kohlenstoff-Beschichtung in seine Motorenproduktion zu integrieren.

Superharte Beschichtung reduziert Motor-Reibung und Spritverbrauch

Mit dem IWS-Härteverfahren werden Kolbenringe, Bolzen und andere Motor-Bauteile mit einer wenige Mikrometer (Tausendstel Millimeter) dünnen und besonders strukturierten Kohlenstoffschicht (TaC) versehen, die ähnlich hart wie Diamant ist. Dieser Mantel senkt die Motorreibung nahe Null und senkt so den Kraftstoffverbrauch spürbar.

Video über die superharte Beschichtung (FHG):
 

Laser erzeugt im Vakuum geladenes Kohle-Plasma

Damit dies schnell, reproduzierbar und präzise genug für die Massenproduktion in der Industrie zu ermöglichen, haben die Dresdner Ingenieure ein spezielles Abscheidungsverfahren entwickelt. Dabei werden die Motorbauteile in eine Vakuumkammer gesteckt. Darin rotiert eine Kohlenstoffwalze, die mit einem Puls-Laser beschossen wird. Das energiereiche Licht sprengt Atomrümpfe aus der Walze und diese Kohlenstoff-Ionen bilden dann im Vakuum einen Plasma-Lichtbogen. Weil diese Teilchen geladen sind, können die Plasmabögen mit Magneten von Schmutzpartikeln getrennt werden und dann gleichmäßig auf die Motorbauteile gelenkt werden. Auf denen entsteht dadurch eine bis zu 20 Mikrometer dünne Schicht, die selbst den Belastungen eines langen Motorlebens gewachsen sein soll.

BMW rechnet mit Sprit-Ersparnis „im zweistelligen Prozent-Bereich“

Unter dem Markennamen „Diamor“ wird die Dresdner Beschichtung bereits heute eingesetzt, um zum Beispiel Bohrer oder Messer superhart zu machen. Nun soll der Großeinsatz in der Autoindustrie folgen. Franz-Josef Wetzel vom Autokonzern BMW schätzt, dass solche Härtungen den Kraftstoffverbrauch von Autos „im zweistelligen Prozentbereich“ senken können. hw