Formhonen von Zylinderbohrungen

© Fraunhofer IWU

Laufen Verbrennungsmotoren rund, profitieren die Umwelt und der Nutzer des Motors, denn es werden weniger Öl und Kraftstoff verbraucht. Paradoxerweise laufen Verbrennungsmotoren vor allem dann rund, wenn man ihre Zylinder unrund fertigt.

Die Qualität von Kolben und Zylindern bewegt sich heute auf höchstem Niveau. Wenn es gewünscht wäre, ließen sie sich fast ideal rund herstellen. Das wäre allerdings nur im kalten Zustand optimal. Auf Betriebstemperatur und beim Einbau des Motors verformen sich die Zylinder auf spezifische Weise, wodurch die Leistung schwindet. Der Spritverbrauch steigt, der Verschleiß erhöht sich. Zudem sind die Formabweichungen Ursache für 50 Prozent der Gesamtreibung des Motors und damit auch für 80 Prozent des Ölverbrauchs. Hier lässt sich mit einer sogenannten inversen Unrundbearbeitung gegensteuern. Das heißt, die Zylinder erhalten ein Finishing, durch das sie erst nach Einbau des Motors und dann bei Betriebstemperatur eine optimale Form annehmen. Mit diesem Verfahren, dem Formhonen, lassen sich 1,5 bis 3 Prozent Sprit sparen.

Um die Zylinderformen auf effiziente Weise unrund bearbeiten zu können, haben die Wissenschaftler des Fraunhofer IWU ein Werkzeug entwickelt, das sich während des Formhonens flexibel verhält. Die Basis dafür sind Piezoaktoren. Dabei handelt es sich um Bauteile aus Materialien, die ihre Form präzise verändern, wenn eine elektrische Spannung an sie angelegt wird. Umgekehrt baut sich an ihnen eine elektrische Spannung auf, wenn sich ihre Form durch äußere Einwirkung ändert. So können sie gleichzeitig als Sensoren fungieren. Und das tun sie auch: Während des Honens übergibt das Werkzeug fortlaufend Daten an die Maschinensteuerung, die wiederum die Stellwerte für die Piezoaktoren ausgibt. Die ständige Neuanpassung des Werkzeugs ermöglicht komplexeste Zylindergeometrien, damit Verbrennungsmotoren optimal rund laufen. Zudem lassen sich mit dem Verfahren Fertigungskosten sparen, vor allem, wenn es mit dem Zylinderbohren per adaptronischer Spindel kombiniert wird.