Autofrettage: Durch hohen Druck werden Bauteile von Motoren und Hydraulikanlagen extrem belastbar

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Im Lieferverkehr werden Fahrzeuge äußerst stark beansprucht. Die Motorteile müssen bei jedem Ein- und Ausschalten enorme Belastungen aushalten. Damit vor allem Dieseleinspritzsysteme keinen Schaden nehmen, werden ihre Bauteile bei der Produktion einem extrem hohen Druck ausgesetzt und dabei als Hohlkörper verformt. Dieses Verfahren, genannt Autofrettage, erzeugt in den Materialien eine Spannung. Sie führt dazu, dass die Bauteile wesentlich fester und widerstandsfähiger werden. Ingenieure der Universität des Saarlandes haben dieses Verfahren jetzt verfeinert und berechnen, wie sich die einmal verformten Bauteile bei der Weiterverarbeitung verhalten.

Das Autofrettage-Verfahren leitet sich von dem französischen Wort für Selbstschrumpfung ab. „In den Bauteilen wird dabei mit einer ölhaltigen Flüssigkeit ein Innendruck von mehreren Tausend Bar erzeugt. Dieser verformt die Bauteile so stark, dass sie danach selbst unter Spannung stehen“, sagt Dirk Bähre, Professor für Fertigungstechnik der Universität des Saarlandes. Die Werkstoffe werden dadurch bei gleichem Materialeinsatz wesentlich fester und weniger anfällig für Risse. Zugleich wird aber die Weiterverarbeitung anspruchsvoller. „Wenn man einzelne Schichten dieser Materialien wieder abträgt oder Löcher für Leitungen durchbohrt, kann dies die Eigenspannung stark verändern und zu nachträglichen Verformungen führen“, erläutert Bähre.

Die Forscher an der Saar-Uni entwickeln daher Modelle, mit denen vorausberechnet werden kann, wie sich die Bauteile genau verformen und an welchen Stellen zum Beispiel noch mehr Materialien eingespart werden können. „Durch die Simulation der Verformung können die einzelnen Fertigungsschritte besser aufeinander abgestimmt werden“, erklärt Bähre. Das verkürze auch die Herstellungszeit und helfe dabei, die Produktionskosten zu senken. Die Saarbrücker Ingenieure arbeiten bei der Modellierung mit der Firma Maximator aus Zorge (Harz) zusammen, die Hochdruck- und Prüftechnik herstellt und das Autofrettage-Verfahren auf verschiedene Bauteile anwendet.

„Diese zukunftsweisende Technologie ist nicht nur für die Autoindustrie interessant, sondern auch für alle großen Hydraulikanlagen zum Beispiel in Raffinerien und der chemischen Industrie“, meint Professor Bähre. Mit seinem Forscherteam entwickelt er für verschiedene Anwendungen Konstruktions- und Fertigungsrichtlinien. In gemeinsamen Industrieprojekten kann er damit auch mittelständischen Firmen helfen, die keine eigene Entwicklungsabteilung besitzen, aber dennoch das wirkungsvolle Verfahren einsetzen möchten.

Der Lehrstuhl für Fertigungstechnik der Universität des Saarlandes wird jetzt für das Forschungsprojekt „Autofrettage“ im Wettbewerb „365 Orte im Land der Ideen“ ausgezeichnet. Anlässlich der Preisverleihung am Freitag, 4. Mai von 11 Uhr bis 14 Uhr stellen die Forscher interessierten Unternehmen das Verfahren im Foyer des Gebäudes E 2.9 auf dem Saarbrücker Universitäts-Campus vor.

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