Neuartige Kolbenringbeschichtung soll Lebensdauer erhöhen und Reibung minimieren

Mit einer neuen Kolbenring-Beschichtung will Federal-Mogul Powertrain Maßstäbe in punkto Lebensdauer und Reibleistung sowohl in Otto- als auch in Dieselmotoren setzen. Die Weiterentwicklung mit Namen „DuroGlide“ soll in leichten und schweren Nutzfahrzeug zum Einsatz kommen.

Federal Mogul DuroGlide

Federal Mogul DuroGlide

Laut offizieller Angaben von Federal Mogul erzielten mit DuroGlide beschichtete Kolbenringe in motorischen Tests wesentlich bessere Performancewerte als alle bislang bekannten Kolbenring-Beschichtungen. Somit sollen Kraftstoffeinsparungen von immerhin bis zu 1,5 Prozent drin sein – für den NFZ-Bereich eine spürbare Effizienzsteigerung. Zusätzlich zur gestiegenen Effizienz durch Reibleistungsreduzierung soll DuroGlide ebenso eine bessere Brandspurbeständigkeit bieten. DuroGlide eignet sich daher insbesondere für hochleistungs- und kraftstoffeffiziente Motoren, in denen unter anderem glattere Zylinderlaufflächen, niedrigviskose Öle in Verbindung mit anspruchsvollen Verbrennungsstrategien, erhöhte Temperaturen und Verbrennungsdrücke zu ungünstigen Schmierungsbedingungen führen.

„DuroGlide ist nicht nur eine Weiterentwicklung, sondern ein echter Durchbruch“, erklärt Gian Maria Olivetti, Chief Technology Officer, Federal-Mogul Powertrain. „DuroGlide übertrifft in Reibungswerten und Lebensdauer unser hochwertiges derzeitiges Ringportfolio – und das auch unter schwierigsten motorischen Bedingungen. Durch die Kombination aus innovativer Materialforschung und modernen Fertigungsverfahren sind und bleiben wir Technologieführer.“

DuroGlide basiert auf einer amorphen, besonders harten und kohlenstoffbasierten Beschichtung, welche die Gleiteigenschaften zwischen Oberflächen durch Bildung physikalisch und chemisch inerter Oberflächenzustände derart verbessert, dass Haftreibungseffekte vermieden werden. Die Schicht zeichnet sich durch eine diamantartige Struktur des Kohlenstoffs aus, die in einer bisher nicht erreichten Konzentration erzeugt wird. Die damit einhergehende außergewöhnliche Härte und Verschleißbeständigkeit drückt sich entsprechend in niedrigsten Verschleißraten aus, die bis zu 50 Prozent geringer sind, als die der bislang hochwertigsten Kolbenring-Beschichtungen.

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„Die auf dem Markt erhältlichen, besonders harten, kohlenstoffbasierten Beschichtungen verfügen in der Regel über eine Dicke von wenigen Mikrometern. Höhere Schichtdicken verstärken insbesondere die Eigenspannungen, wodurch das Delaminationsrisiko, also die Gefahr einer Ablösung der Beschichtung, steigt“, erklärt Dr. Marcus Kennedy, Manager Physical Coatings bei Federal-Mogul.

Um diesen Effekt auszuschließen, hat Federal-Mogul ein innovatives Fertigungsverfahren entwickelt, das neue serientaugliche Beschichtungs- und Bearbeitungstechnologien mit entsprechend optimierten Ringdesigns verbindet, mit dem sich für Kolbenringanwendungen lebensdauerbeständige Beschichtungsdicken von mehr als 20 Mikrometern erzeugen lassen. Diese Prozessinnovationen ermöglichen eine Spezialbeschichtung auf Komponenten mit hohem Kontaktdruck wie es bei Kolbenringen der Fall ist. Eine neuartige Oberflächenbearbeitung stellt eine besonders geringe Oberflächenrauheit der Kolbenringlauffläche sicher. „Für ein gutes Reibungs- und Verschleißverhalten ist eine sehr glatte Beschichtungsoberfläche notwendig, die wir bei DuroGlide mit herkömmlichen Fertigungsprozessen nicht erzielen konnten“, erläutert Kennedy.

DuroGlide ist für das gesamte Ringpaket, bestehend aus erstem und zweitem Kompressionsring und Ölring sowie für alle bekannten Kolbenringwerkstoffe aus Gusseisen oder Stahl einsetzbar. Die Technologieentwicklung von DuroGlide in Burscheid soll bereits in 2014 in erste Serienanwendungen in verschieden Projekten für Otto- und Dieselmotoren überführt werden.

Federal-Mogul wird DuroGlide auf der diesjährigen IAA in Frankfurt vom 10. bis zum 13. ausstellen.

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