Wasserstoff und additive Fertigung in modernster Motorentechnologie – kein Widerspruch

Die bevorstehenden, immer strengeren Treibhausgasgrenzwerte verlangen nach CO2-freien Antriebssystemen. Für Personenkraftwagen sind derzeit batteriebetriebene Elektrofahrzeuge (BEV) der Mainstream. Doch es werden auch Alternativen untersucht und von verschiedenen Ländern sogar gefordert. Wasserstoff als Kraftstoff für Verbrennungsmotoren wird bereits als praktikable Alternative für Nutzfahrzeugmotoren angesehen. Dennoch wird Wasserstoff - zumindest in Asien und in verschiedenen Rennligen - auch als Antriebskonzept für PKW-Motoren diskutiert und bereits getestet.
Wasserstoff als Kraftstoff erfordert mehrere Änderungen am Motor, um einen sicheren Betrieb zu ermöglichen. Eine dieser Änderungen betrifft den Ansaugkrümmer. Anstelle üblicherweise verwendeter Kunststoffteile werden Ansaugkrümmer aus Aluminium verwendet. Der Grund dafür ist die hohe Reaktivität von Wasserstoff - schon geringe Mengen Wasserstoff im Ansaugkrümmer können zu Rückzündungsereignissen führen, die Kunststoffkrümmer beschädigen könnten.
Darüber hinaus kann auch die Konstruktion des Ansaugkrümmers Änderungen erfordern. Ein Grund dafür ist die Integration von Wasserstoff- oder Wassereinspritzdüsen, ein anderer ist die Verwendung von Niederdruck-AGR, die ein Ansaugkrümmerdesign ohne Bereiche erfordert, in denen sich Kondensat ansammeln kann. In den beschriebenen Beispielen wurden 3D-gedruckte Ansaugrohre verwendet. Diese Fertigungsmethode ermöglicht eine schnelle Umsetzung von Änderungen und kurze Fertigungszeiten. Zur Fertigung dieser Bauteile kam das selektive Laserschmelzen (englisch Selective Laser Melting, Abk. SLM), auch Laserstrahlschmelzen oder pulverbettbasiertes Schmelzen von Metall mittels Laserstrahl (Abk. PBF-LB/M) zum Einsatz. Die 3D-gedruckten Teile werden in zwei Motoren verwendet: einem Hochleistungs-Wasserstoff-Rennmotor mit einer spezifischen Leistung von 150 kW/l und einem 1,4-l-Pkw-Motor, der in Zusammenarbeit mit einem OEM entwickelt wurde.
Der Beitrag beschreibt die 3D-gedruckten Teile, die Hauptmerkmale des Motors und einige der wichtigsten erzielten Ergebnisse.

Vortragssprache: DEU