Preisträger 2014

Laserhärten von Camtronic-Nockenwellen

Im Automobilbau wird die Umweltfreundlichkeit von Fahrzeugen anhand konkreter Verbrauchs- und Emissionsdaten bewertet und reglementiert. Diesen Anforderungen müssen die Hersteller durch immer komplexere technologische Systeme gerecht werden, die trotzdem in allen Betriebszustanden sicher und zuverlässig arbeiten müssen.

Wolfgang Hansen (Daimler AG), Nelson Brito (Steinbeis), Tom Cruz (Steinbeis), Dr.-Ing. Andreas Baum (Steinbeis), Dirk Even (Daimler AG), Prof. Dr.-Ing. Roland Wahl (Steinbeis), Dr. Bernd Schietinger (Daimler AG), Christian Elsner (Daimler AG), Thomas Böhl (Daimler AG) (v.l.n.r.)

Einen Ansatz mit erheblichen Potenzialen stellt die Motorsteuerung dar. Das innovative Camtronic-System erweitert die Einflussmöglichkeiten auf die Optimierung des Verbrennungsprozesses durch eine lastabhängige Ventilhubumschaltung über eine Trägernockenwelle mit zwei verschiebbaren Nockenstücken. Je nach Fahrprofil sind so Kraftstoffreduzierungen im Bereich von 3,5 %–10 % möglich.

Die Nockenstücke des Camtronic-Systems sind funktionsbedingt als rohrförmiges Bauteil ausgeführt und vergleichsweise dünnwändig, weshalb konventionelle Verfahren zur Härtung wegen ihrer ausgeübten starken Wärmebelastung und dem daraus resultierenden Bauteilverzug hier an ihre Einsatzgrenzen kommen. Die Eigenschaften des Laserhärtens sind für hochbelastete Bauteile mit hoher Funktionsintegration geradezu prädestiniert, da es beispielsweise im Vergleich zum Induktionsharten bei vergleichbarer Einhärtetiefe eine um bis zu 90 % geringere Wärmebelastung auf das Bauteil ausübt.

Die Entscheidung der Daimler AG und des Steinbeis-Transferzentrums fur Laserbearbeitung und Innovative Fertigung zur gemeinsamen Entwicklung des Laserhärtens an Nockenstücken basierte auf positiven Erfahrungen aus früheren Projekten und der Tatsache, dass bei den Steinbeis-Experten an der Hochschule Pforzheim bereits fundiertes Know-how zum geregelten Laserstrahlhärten vorhanden war.

Das durchgeführte Transferprojekt umfasste, nach vorgelagerten grundlegenden Machbarkeitsversuchen, die exakt angepasste Verfahrensentwicklung zur Applikation des Laserhärtens an den Camtronic-Nockenstücken. Die Kooperation umfasste auch Umsetzungsarbeiten zur Einführung des Verfahrens in die Großerienproduktion, darunter ein Bearbeitungskonzept für die spätere Produktionsanlage, die Unterstützung bei der Realisierung einer geeigneten Härteoptik, sowie Evaluierungen der Optik und weiterer wichtiger Anlagenkomponenten.

Im Anschluss an dieses mit dem Transferpreis der Steinbeis- Stiftung – Löhn-Preis ausgezeichnete Projekt wird die Kooperation der Partner Daimler AG und Steinbeis mit neuen Anwendungen des Laserstrahlhärtens fortgesetzt, um mit dieser neuen Technologie weitere Potenziale zu erschließen.

Projektpartner

  • Daimler AG, Stuttgart
  • Steinbeis-Transferzentrum Laserbearbeitung und Innovative Fertigung, Pforzheim

Laserhärten von Camtronic-Nockenwellen

Dauer: 5 Min.
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