Al jaren vertonen de prijzen aan de benzinepomp een stijgende tendens en het eind is nog niet in zicht. Een nieuwe productietechnologie voor motoren moet de hoge brandstof- en oliekosten omlaag brengen. De nieuwe techniek zorgt ervoor dat de verbrandingsmotoren 2-3% minder brandstof verbruiken en beduidend minder olie. Bovendien vervalt een pro-ductiestap.
Zonder olie is een motor snel totaal versleten. De cilindrische zuigers hebben voldoende smeermiddel nodig, zodat ze in de cilinderloopvlakken soepel kunnen bewegen. Daarbij horen twee effecten van wrijving: de ene is het vervormen van de cilindrische boring door het vastzetten van de cilin-derkop (statische vervorming).
Bovendien vervormt de cilinder door de temperatuur als de motor draait. Deze thermische vervorming hangt af van de temperatuur en het type motor. De zuiger draagt niet volledig in de boring, op sommige plaatsen ontstaat een piekbelasting. Het gevolg is, dat de motor meer olie verbruikt en ook een beetje meer benzine.
De producenten kunnen de statische vervorming redelijk goed compense-ren. Bij de laatste bewerking, het honen, schroeven de technici een hoonbril op het motorblok, die de gemonteerde cilinderkop simuleert. Pas dan wordt de boring fijn bewerkt. De thermische vervorming daarentegen levert meer problemen op. Tot nog toe kan men dit niet compenseren.
Adaptief gereedschap
Onderzoekers bij het Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) hebben dit probleem, samen met een auto- en een gereedschapmachinefabrikant opgelost. Met deze technologie kunnen ze zowel de statische als de thermische vervorming compenseren. Bij ver-brandingsmotoren is op deze manier 2-3% brandstof te besparen. Boven-dien vervalt een bewerkingsstap bij de motorproductie.
De clou van de technologie is een gereedschap, dat zijn vorm kan aan-passen. De onderzoekers berekenen eerst, hoe een motorblok zal ver-vormen. Ze bepalen de statische vervorming doordat ze er een cilinderkop opschroeven en nameten hoe de cilinderboring is vervormd. Bovendien si-muleren ze de thermische vervorming bij een bedrijfstemperatuur van 90 °C. Dit doen ze voor elke motorserie.
Aan de hand van deze berekeningen verandert het hoonwerktuig zijn vorm. Het is voorzien van kleine afwijkingen en vormt de boring tijdens het be-werken zo, dat deze straks bij een draaiende motor exact rond is. Zodoende kan de zuiger zonder al te veel wrijving in de cilinder bewegen.
Om de vorm van het werktuig aan te passen, hebben de onderzoekers kleine piëzo-actoren ingebouwd in het werktuig, die een diameter nauwkeu-rig vergroten. Op deze manier kunnen ze naar believen afwijkingen in de te bewerken boring aanbrengen.
Prototype
Een prototype van het werktuig bestaat al. Hiermee lukt het de onderzoe-kers om de noodzakelijke oppervlaktenauwkeurigheid te bereiken en de gebruikelijke bewerkingstijd voor de motorproductie aan te houden. Elke motor moet binnen 20-30 s zijn samengesteld.
Op dit moment lopen in samenwerking met een autofabrikant testen op de proefstand. Met de testen controleren de onderzoekers hoe ver de wrijving van de zuiger daalt. Ook meten ze hoever het brandstofverbruik daalt en of de levensduur van de motor net zolang is als van de conventioneel ge-bouwde.
De onderzoeken worden aan het eind van het jaar afgesloten. In de vol-gende stap willen de onderzoekers het werktuig en de productieprocessen zodanig vormgeven, dat ze in de productielijn van de voertuigfabrikant kunnen worden opgenomen.
