Automobilbau
Kaum eine andere industrielle Entwicklung hat den Alltag der Menschen mehr verändert als das Automobil. Mobilität bildet die Basis unseres modernen Lebens und Wirtschaftens, sie ist der Faktor mit dem größten Einfluss auf das Leben in der globalisierten Gesellschaft. Die Themen Klimaschutz, Umweltschutz und Ressourcenschonung sind dabei die Treiber der technischen Entwicklung in der Automobilindustrie. Der steigende Bedarf an Mobilität bei gleichzeitiger Ressourcenverknappung und immer höheren Ansprüchen an den Umweltschutz stellt weltweit eine der großen Herausforderungen dar.
Starke Werkstoffe für die Automobilindustrie
In der heutigen Kraftfahrzeugindustrie geht der Trend zu immer leistungsstärkeren Motoren mit kleinerem Hubraum. Bei diesem Downsizing ist das erklärte Ziel die Reduzierung des Kraftstoffverbrauches bei gleichzeitiger Senkung des Ausstoßes von Schadstoffen. Die Bauweise dieser meist aufgeladenen Motoren führt zu höheren Abgastemperaturen, wodurch die Anforderungen an die Konstruktion der Bauteile und die verwendeten Werkstoffe steigen. Folglich hängt die Haltbarkeit der Motoren sowohl von der Konstruktion als auch von den eingesetzten Materialien ab. Hier kann VDM Metals auf eine Vielzahl an Werkstoffen verweisen, die den unterschiedlichen Anforderungen in den verschiedenen Sektionen im Automobil gerecht werden. Dazu zählen z. B. hohe Temperaturen, Kriechbeständigkeit, Wechselfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit oder Verschleißfestigkeit. Bänder, Bleche, Drähte und Stangen von VDM Metals sind in vielen Automobilkomponenten unverzichtbar.
Typische Legierungen für den Automobilbau sind
VDM® Alloy 80 A (2.4952/UNS N07080)
VDM Alloy 602 CA® (2.4633/UNS N06025)
VDM® Alloy 718 (2.4668/UNS N07718)
VDM® Alloy 751 (2.4694/UNS N07751)
- VDM Alloy 788 A® (2.4959)
VDM® Alloy C-263 (2.4650/UNS N07263)
VDM® Alloy C-264 (2.4750)
- NiSiAlY Hf (2.4133)
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Airbags
Die Entwicklungen in den letzten Jahrzehnten haben das Autofahren immer sicherer gemacht. So führten Gurtstraffer und der Einbau von Airbags bei einem möglichen Unfall zu größerer Sicherheit für die Insassen. Auch hier ist aufwändige Technik enthalten. Berstscheiben tragen in Airbagsystemen zur Sicherheit bei. Durch seine definierten mechanischen Eigenschaften verhindert VDM® Alloy 625 bei erhöhten Temperaturen, dass versehentlich Airbags beispielsweise bei Fahrzeugbränden ausgelöst werden.
Turbolader
Der Turbolader spielt beim Downsizing und somit bei der Senkung von Kraftstoffverbrauch und Emissionsrate bei gleichzeitig hoher Motorleistung eine zentrale Rolle. Bei der Konstruktion des Turboladers werden für einige Teile besonders hochwertige Materialien eingesetzt, um eine hohe Lebensdauer und sichere Funktion des Bauteils sicherzustellen.
Hitzeschild
Der Hitzeschild trennt im Turbolader den Turbinenbereich (heiß) vom Verdichterbereich (kalt). Als Werkstoffe hierfür werden hitzebeständige Legierungen wie VDM® Alloy 800 H und VDM® Alloy 601 verwendet. Soll der Hitzeschild noch federnde Eigenschaften bei hohen Temperaturen aufweisen, kommen aushärtbare Superlegierungen wie VDM® Alloy 718, VDM® Alloy C-263 oder VDM® Alloy C-264 zum Einsatz.
Turbolader-Dichtungen
Für die Herstellung von Turbolader-Dichtungen werden ebenfalls aushärtbare Superlegierungen wie VDM® Alloy 718 oder VDM® Alloy C-263 verwendet.
Katalysator
Der Abgaskatalysator hat die Aufgabe, schädliche Abgasbestandteile, die beim Betrieb des Motors entstehen, in unschädliche Gase zu verwandeln. Der Katalysator befindet sich vorzugsweise möglichst nah am Krümmer, um schneller auf seine Betriebstemperatur zu kommen und somit die Schadstoffemissionen auch in der Startphase des Motors zu senken. Dies erfordert sehr hitzeresistente Werkstoffe, um eine einwandfreie Funktionstüchtigkeit über eine lange Lebensdauer zu gewährleisten.
Das Innere eines Katalysators muss in vielen Zellen und Kanälen eine möglichst große Oberfläche für die aufzubringende Katalysatorsubstanz bieten, damit die Abgase effektiv gereinigt werden können. Neben keramischen Katalysatorträgern kommen auch metallische Träger zum Einsatz.
Gegenüber Keramik bieten sehr dünne metallische Folien durch ihre geringe Wärmekapazität Vorteile in der Startphase des Katalysators, damit dieser schneller auf Betriebstemperatur kommt.
VDM Metals bietet mit seinen Werkstoffen VDM® Aluchrom Y Hf und VDM® Aluchrom 4 18 Y Hf Materialien, die als hauchdünne Folien mit einer Dicke von 0,03 mm (0.001 in) hergestellt werden können.
Ventile
Für hochbelastete Auslassventile kommen aushärtbare, hochwarmfeste Legierungen wie VDM® Alloy 80 A und VDM® Alloy 751 zum Einsatz.
Für Nutzfahrzeuge und PKW-Dieselmotoren hat VDM Metals die Legierung VDM® Alloy 788 A speziell für die hier herrschenden Anforderungen entwickelt. Neben den hervorragenden mechanischen Eigenschaften weist dieser Werkstoff eine bessere Verschleißfestigkeit im Vergleich zu VDM® Alloy 80 A auf. Durch den neuen Werkstoff kann auf eine Panzerung der Ventile verzichtet werden.
Kraftstoffeinspritzsysteme
Die Kraftstoffsysteme moderner Motoren sind auf einen möglichst niedrigen Kraftstoffverbrauch und verbesserte Emissionswerte ausgelegt. Beispielsweise sorgt die Piezo-Einspritzdüse als Injektor durch eine optimierte Einspritzung für einen geringen Kraftstoffverbrauch. Da der Werkstoff über ein abgestimmtes Ausdehnungsverhalten verfügt, wird VDM® Alloy 36 für die Gehäusekonstruktion des keramischen Piezosticks eingesetzt.
Zündkerzen und Glühkerzen
In Benzinmotoren spielen Zündkerzen eine wichtige Rolle, da sie für die Entzündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches verantwortlich sind. Sie beeinflussen hierdurch zum Beispiel die Leistungsfähigkeit und die Laufruhe des Motors, aber auch Schadstoffausstoß und Kraftstoffverbrauch. Bei den zum Einsatz kommenden Werkstoffen ist neben einer guten Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit auch eine gute Funkenerosionsbeständigkeit gefragt.
Nahezu alle Zündkerzenhersteller setzen für ihre Elektroden Werkstoffe von VDM Metals ein. Diese stehen als Rund- und Flachdrähte z. B. aus VDM® NiCr2Mn oder aus VDM® Alloy 600 L zur Verfügung. Sogenannte Longlife-Kerzen verlängern die Wartungsintervalle. Sie sind mit Elementen wie Yttrium und Hafnium legiert.
Glühkerzen
Glühkerzen werden im Dieselmotor benötigt, um zu gewährleisten, dass der Motor sicher anspringt und in der Warmlaufphase geräusch- und emissionsarm läuft. Bei der Herstellung von Glühkerzen haben sich Bänder aus Werkstoffen wie VDM® Alloy 601 und VDM Alloy 602 CA® für die Glührohre bewährt.
