Forschungsprojekt

Leichtbau-Nockenwelle

Zielbranchen

Automobilindustrie, Fahrzeug- und Verkehrstechnologien, auch: Antriebstechnik, Leichtbau

Problemstellung

Im weltweiten Motorenbau sind neben der Emissionsreduktion (CO2, NOx und PM) die Kosten- und vor allem die Massenreduzierung wesentliche Entwicklungsschwerpunkte.

Die Nockenwelle steuert die Ein- und Auslassventile eines Verbrennungsmotors, die für den Ladungswechsel im jeweiligen Zylinder erforderlich sind. Die Nocken müssen daher eine hohe Oberflächengenauigkeit besitzen und sehr verschleißfest sein. Traditionell werden Nockenwellen aus Vollmaterial geschmiedet oder gegossen. Sie sind hoch belastbar, jedoch sehr schwer. Das Rohschmiedeteil muss zudem einer aufwendigen Nacharbeit unterzogen werden.

Lösung

Am Fraunhofer IWU werden Verfahren entwickelt, um Nockenwellen leichter und den Herstellungsprozess kostengünstiger zu gestalten. Mit der Abkehr vom bisherigen Nockenwellendesign entstanden gebaute und monolithische Nockenwellen.
Gebaute Nockenwellen zeichnen sich durch ein rohrförmiges Halbzeug und separat gefertigte Nocken aus. Die Nocken werden mit geringem Fertigungsaufwand form- oder kraftschlüssig auf den Rohr-Grundkörper gefügt.

Der Einsatz der Innenhochdruck-Umformtechnologie bietet wesentliches Potential zur Massenreduzierung. In innovativen Weiterentwicklungen der gebauten Nockenwellen werden die zu fügenden Nocken als Einzelkomponenten eliminiert und im Innenhochdruck-Umformprozess aus dem Rohr geformt (monolithische Nockenwellen).

Die entwickelten Lösungen sind durch die Beibehaltung der wesentlichen Konstruktionsschnittstellen zur Motorperipherie und der Funktionsanforderungen mit dem heutigen Serienfertigungsstand kompatibel, das heißt austauschbar.