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Lokales Flotte Ski und sparsame Motoren
Dresden Lokales Flotte Ski und sparsame Motoren
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08:51 13.09.2018
Udo Klotzbach vom Fraunhofer-Institut IWS präsentiert ein Paar Ski mit reibungsmindernden Mikromustern. Quelle: Dietrich Flechtner
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Dresden

Fraunhofer-Ingenieure haben eine Lasergravur gegen Reibung entwickelt, die Skier schneller bergab sausen lassen und den Spritverbrauch von Autos um ein Zehntel senken kann. Dafür erzeugen sie mit ultrakurzen Laser-Pulsen sehr feine und reibungsmindernde Fischgräten-Muster auf den Sportgeräten und Motorteilen. Diese Technologie könne auch die Verluste in Elektroautos und anderen Maschinen deutlich verringern, betonte Projektleiter Dr. Udo Klotzbach vom Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS). „Außerdem halten die Bauteile im Schnitt etwa 30 Prozent länger“, sagte der 52-jährige Elektrotechnik-Ingenieur.

Zwar lässt sich Reibung nicht gänzlich vermeiden, wohl aber vermindern. Als Beispiel dafür haben die IWS-Experten ihre Anti-Reibungs-Technologien an Kolbenringen erprobt. Das sind jene Ringe, die wie eine Dichtung die Motorkolben umschließen, um Schmieröl von der Verbrennungskammer fernzuhalten.

Neu ist die photonische Strukturierung: Dafür senden Laser sehr kurze, aber energiereiche Lichtpulse aus. Auf diese Weise erzeugen die Wissenschaftler wenige Mikrometer (Tausendstel Millimeter) kleine Löcher auf den Kolbenringen. Dadurch entstehen Muster, die mit bloßem Auge kaum wahrnehmbar sind, unter dem Mikroskop aber wie Abflussrinnen oder Fischgräten aussehen. Diese Grätenmuster haben zwei Funktionen, erklärt Dr. Udo Klotzbach: „Einerseits vermindern wir dadurch die Flächen, die überhaupt an der Zylinderwand reiben können. Andererseits leiten die Rinnen das Motoröl zu den Stellen, wo normalerweise die größten Reibungsverluste entstehen. Wenn wir bei der Fischgräte bleiben, ist deren Wirbelsäule gewissermaßen der Fluss, durch den bei Bedarf neues Öl nachfließt.“ Dadurch schwimmt die ganze Zeit ein schützender Ölfilm zwischen Ring und Zylinder-Innenwand, wenn der Motor arbeitet.

Die Fraunhofer-Ingenieure testen dieses Verfahren nun gemeinsam mit Partnern aus der Automobilindustrie. Etwa in fünf oder sieben Jahren könnten die ersten Autos mit entsprechend lasergravierten Motoren auf den Straßen rollen, schätzt Udo Klotzbach.

Auch loten er weitere Anwendungen für die Mikro-Fischgräten aus, zum Beispiel im Maschinenbau und für Sportgeräte. „Ich fahre gerne Ski und da liegt für mich der Einsatz dieser Technologie auch dort nahe“, sagte der Ingenieur. Leider sei es bisher nicht gelungen, einen deutschen Industriepartner für ein entsprechendes Projekt zu finden. Denn die führenden Ski-Hersteller sitzen längst nicht mehr in Deutschland, sondern in Österreich, den USA und anderen Ländern. Vom einstigen DDR-Sportgeräteriesen Germina ist inzwischen nur noch ein kleines Familienunternehmen übrig.

Von Heiko Weckbrodt

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