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Neckarsulm, 07.10. 2008 09:08
KS Kolbenschmidt - Stahlkolben für Schwergewichtler
Nirgendwo im Automobilbereich sind die Fahrzeuglaufleistungen höher als im Truck- und Transportbereich. Neben der nötigen Zuverlässigkeit aller Motorkomponenten stehen geringe Emissionen, Wirtschaftlichkeit und ein niedriger Kraftstoffverbrauch ganz oben auf der Wunschliste der Fahrzeughersteller. Dies führt zu steigende Zündrücke und Temperaturen, die höchste Ansprüche an das Herz des Motors stellen. Um diesen Anforderungen entgegenzukommen entwickelte die KS Kolbenschmidt GmbH in den letzten Jahren mit großem Erfolg zusammen mit amerikanischen und europäischen Fahrzeug- und Motorenherstellern Monoblock-Stahlkolben für den Nutzfahrzeug-Markt.KS Kolbenschmidt - Stahlkolben für Schwergewichtler
Der erste Stahlkolben ging bereits 2005 in großer Stückzahl in Produktion, weitere folgten. Aktuell befinden sich weltweit deutlich über zehn verschiedene Kolbentypen in der Entwicklungsphase mit geplanten Serienanläufen von 2009 bis 2011.
Bei Stahlkolben von KS Kolbenschmidt kommt ein Portfolio an Werkstoffen und Prozesstechnologien zum Einsatz, welches kundenspezifische Anforderungen maßgeschneidert erfüllt - je nach Performanceanforderungen und kommerziellen Gesichtspunkten. Als einziger Hersteller bietet der Kolbenspezialist auch beim Monoblock-Stahlkolben zwei Designvarianten zur Auswahl: den reibgeschweißten Stahlkolben, der sich durch eine hohe Flexibilität im Design auszeichnet und den kostengünstigeren SpinteKS-Kolben.
Das Design der heute in Serienmotoren befindlichen Stahlkolben lässt sich grundsätzlich in zwei Bauarten unterscheiden: den aus einem Stahlober- und einem Stahlunterteil bestehenden Pendelschaftkolben und den ganz aus Stahl gefertigten Monoblock-Kolben. Im Nutzfahrzeugbereich hat sich nach den USA nun auch in Europa der Monoblock-Stahlkolben durchgesetzt. KS Kolbenschmidt hat hinsichtlich seiner optimalen Bauart schon frühzeitig auf eine gute Schaftführung gesetzt. Der dazu entwickelte Monoblock-Stahlkolben besteht - vereinfacht dargestellt - aus zwei Schmiedeteilen: dem Oberteil mit Mulde und Ringfeld sowie dem Unterteil mit den Bolzennaben und dem Schaft. Diese Teile werden zunächst als Schmiedeteile hergestellt und anschließend vorbearbeitet. Ihre Verbindung zu einem Monoblock-Stahlkolben erfolgt durch Reibschweißen. Nach der Wärmebehandlung wird der einteilige Kolben fertigbearbeitet und der noch zum Außendurchmesser teilweise offene Kühlkanal mittels zweier geschlossener Bleche oberhalb des Schafts geschlossen. Dies erfolgt mittels Laserschweißen.
Der reibgeschweißte Stahlkolben zeichnet sich durch ein geringes Gewicht, gute Kühlung und Führung sowie durch Robustheit und Langlebigkeit aus. Im Vergleich zum konventionellen Aluminiumkolben können damit sehr kompakte Abmessungen realisiert werden. Beispielsweise kann die Kompressionshöhe bei entsprechend flacher Verbrennungsmulde unter 55 Prozent des Zylinderdurchmessers betragen.
Charakteristisches Konstruktionsmerkmal aller KS Monoblock-Stahlkolben ist der lange, an Naben und Boden angebundene Schaft. Damit können hohe Seitenkräfte bei gleichzeitig guter Geradführung übertragen werden ohne Kompromisse bei der Gestaltfestigkeit eingehen zu müssen. Zur Minimierung des Gewichts wurde der Kolbenschaft auf Druck- und Gegendruckseite asymmetrisch ausgeführt. Erreicht wird die gute Geradführung unter anderem durch ein neuartiges, asymmetrisches Schaftprofil, optimierter Schaftfrauheit sowie der Schaftbeschichtung LofriKS.
SpinteKS-Kolben
Im Gegensatz zum reibgeschweißten Stahlkolben wird der patentierte SpinteKS-Kolben aus nur einem Schmiedeteil gefertigt. Mit der Entwicklung dieses Designs hat Kolbenschmidt eine völlig neuartige Herstellungsweise von Monoblock-Stahlkolben verwirklicht. Die patentierte Lösung besteht aus einem Schmiedeteil, dessen Ringfeldzone nach der Vorbearbeitung unter Erwärmung mittels Anwendung des Wälzdrückverfahrens - auf englisch: Spin Bending - so umgeformt wird, dass ein geschlossener Kühlkanal entsteht. Die Verbindung von Ring und Schaft wird durch Schweißen erreicht. Neben Anwendungen in den USA kommt diese Lösung bei extrem niedrigen Kompressionshöhen - kleiner als fünfzig Prozent des Zylinderdurchmessers - auch in europäischen Entwicklungen zum Einsatz. Durch die Außenabstützung wird außerdem ein vergrößerter Kühlraum möglich.
Lasergehärtete Nut
Bei besonders schweren Einsatzbedingungen des Motors werden hohe Anforderungen an die Verschleißbeständigkeit der Nutunterflanke der ersten Kolbenringnut gestellt. Als wirksame Maßnahme zur Reduzierung des Nutverschleißes wird daher die Flanke durch ein kurzes Erhitzen mit einem Laserstrahl effektiv gehärtet. Damit konnte der Verschleiß besonders in der Einlaufphase des Motors - wo er am höchsten ist - zunächst auf zwanzig und später auf 2,5 Prozent reduziert werden.
Erhöhte Nachfrage nach Systemintegration
Mit über achtzig Jahren Erfahrung im Nutzfahrzeugbereich konzentriert sich KS Kolbenschmidt auf seine Kernkompetenz: die Herstellung moderner Hochleistungskolben. Was das gesamte Kolbensystem angeht, vertritt das Unternehmen den Anspruch, dieses in seinen Funktionen wie Reibung, Ölverbrauch und Blow-By durch die Integration leistungs- und wettbewerbsfähiger Systemkomponenten zu optimieren.
Als unabhängiger Systemintegrator ist KS Kolbenschmidt in der Lage, genau die Komponenten etablierter Hersteller auszuwählen und zu einem System zu integrieren, die technologisch und wirtschaftlich am Besten zu den Anforderungen des Kunden passen. Der Kolbenspezialist übernimmt im Anschluss daran das Prozess- und Schnittstellenmanagement zwischen Kunden und Komponentenanbietern. Um sowohl technisch als auch logistisch innerhalb des Projektmanagements die besten Ergebnisse zu erzielen, arbeitet Kolbenschmidt bevorzugt mit ausgewählten Partnern zusammen, mit denen auch umfassende Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten durchgeführt werden.
Die Erfahrung der letzten Jahre hat gezeigt, dass Kolbenschmidt-Kunden das transparente und zuverlässige Integrations- und Projektmanagement schätzen und gezielt in ihren eigenen Entwicklungsprozeß integrieren.
Kontaktinformationen:
Kommunikation
Leitung
Folke Heyer
Kolbenschmidt Pierburg AG
Karl-Schmidt-Straße
74172 Neckarsulm
GERMANY
Tel. +49 7132 33-3140
Fax +49 7132 33-3150
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