Werkstoffe: Erster thermoplastischer Öltank für Trockensumpfmotoren

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Trockensumpftank mit verbesserter integrierter Ölabscheidung entwickelt und gefertigt von Hummel-Formen / Einsatz von technischem Kunststoff Ultramid A3WG7 der BASF führt zu 59 Prozent Gewichtsersparnis.
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In Serie im neuen Mercedes-AMG GT: Trockensumpftank mit verbesserter integrierter Ölabscheidung entwickelt und gefertigt von Hummel-Formen / Einsatz von technischem Kunststoff Ultramid A3WG7 der BASF führt zu 59 Prozent Gewichtsersparnis

Den weltweit ersten thermoplastischen Öltank für Trockensumpfmotoren hat jetzt Hummel-Formen, eine Marke der ElringKlinger AG am Standort Lenningen, entwickelt. Der rund 2,6kg wiegende Behälter besteht aus Ultramid A3WG7, einem öl- und wärmealterungsbeständigen BASF-Polyamid 66 mit 35 Prozent Glasfaserverstärkung. Er ist deshalb um 59 Prozent leichter als bisherige Stahl- oder Aluminium-Schweißkonstruktionen und verfügt über eine verbesserte, multifunktionale Ölabscheidung, die im Tank integriert ist. Eingesetzt wird das komplexe Kunststoff-Bauteil im neuen Mercedes-AMG GT, der seit Frühjahr 2015 erhältlich und das zweite von AMG selbst entwickelte Auto ist.

Ausgeklügelte Geometrie – passender Werkstoff

Der Ölbehälter zeichnet sich durch eine ausgeklügelte Geometrie aus: Er besteht aus zehn unterschiedlichen, spritzgegossenen Polyamid-Komponenten, die mit 13 weiteren Elementen wie Sensoren, Sieben, Deckeln und Schrauben zu einem Bauteil zusammengefügt werden. Dies geschieht mittels Vibrationsschweißen und verschiedener Schnappverbindungen. Unter optimaler Nutzung des vorhandenen Bauraumes konnten somit sehr viele Funktionen integriert werden: Neben der reinen Speicherung des Motoröls übernimmt das Bauteil u.a. auch die Kurbelgehäuseentlüftung inkl. Ölabscheidung, ermöglicht die Befüllung und den Ölwechsel sowie die Kontrolle des Ölstands und der Ölqualität. Die Beruhigung und grobe Filtration des einströmenden Öls sind weitere Aufgaben.

Das eingesetzte Ultramid verfügt über hohe Öl- und Korrosionsbeständigkeit, ist temperaturstabil bis 180°C (kurzfristig sogar bis 240°C) und trägt aufgrund seiner hohen Dämpfung und Steifigkeit zu einem günstigen Schwingungs- und Akustikverhalten des Bauteils bei: Der Kunststoff-Öltank ist so deutlich leiser als metallische Versionen. Das bewährte PA66 zeigt außerdem die für diese Anwendung erforderliche Festigkeit – diese ist nötig, um z.B. den geforderten Berstdrücken zu widerstehen.

Hoher konstruktiver Aufwand für mehr Fahrdynamik

„Mit dem neuen Öltank aus BASF-Kunststoff bilden wir bisherige Alu-Schweißkonstruktionen nicht einfach nach“, sagt Thomas Wolf, Leiter des technischen Vertriebs von Hummel-Formen. „Wir haben die Konstruktion so optimiert, dass sie leichter, geräuschärmer und kompakter ist und mitten im Motorraum, unter dem Kotflügel, montiert werden kann. Der raffinierte Innenaufbau mit verschiedenen Elementen und Funktionen für die integrierte Ölabscheidung wäre mit Metall nicht umsetzbar gewesen.“ ElringKlinger ist für den kompletten Behälter verantwortlich – von der Idee und Berechnung über die Prototypen bis hin zu Serienwerkzeug und Fertigung. Die Entwicklung vom 3D-Modell bis zu ersten Funktionsmustern aus Silikonwerkzeugen dauerte zwölf Wochen. Die Produktion erster Bauteile aus Serienwerkzeugen benötigte rund ein Jahr.

Der größere konstruktive Aufwand sorgt unter anderem für eine bessere Fahrdynamik des Mercedes-AMG GT: Das Fahrzeug hat einen niedrigeren Schwerpunkt, liegt somit besser auf der Straße und erreicht höhere Kurvengeschwindigkeiten.

Trockensumpfschmierung: Öltank statt Ölwanne

Da der Mercedes-AMG GT für eine rennstreckentaugliche Fahrweise entwickelt wurde, bedarf es einer passenden Schmierlösung: der Trockensumpfschmierung. Im Gegensatz zur Druckumlaufschmierung, die üblicherweise in PKW-Motoren verwendet wird und mit einer Ölwanne arbeitet, stammt die Trockensumpfschmierung aus dem Rennsport: Hierbei wird die Ölwanne als Ölreservoir durch einen separaten Behälter ersetzt, der hoch und schmal ausgeführt ist. Der Öltank ist so gestaltet, dass die Druckölpumpe auch in extremen Fahrsituationen wie hohen Kurvengeschwindigkeiten oder starkem Bremsen das Öl immer sicher ansaugen kann.

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