Neue Maschinen, Werkstoffe und Verfahren

DuPont: Polyimid für den Motorraum

Mit ihrem guten Eigenschaftserhalt bei hohen Temperaturen unterstützen reibungsarme Führungsbuchsen aus Polyimid auch unter Einwirkung aggressiver Abgase die präzise Funktion von Wastegate-Aktuatoren, die den Druck des in den Kfz-Turbolader einströmenden Abgases regeln. (Grafik: DuPont)

Mit ihrem guten Eigenschaftserhalt bei hohen Temperaturen unterstützen reibungsarme Führungsbuchsen aus Polyimid auch unter Einwirkung aggressiver Abgase die präzise Funktion von Wastegate-Aktuatoren, die den Druck des in den Kfz-Turbolader einströmenden Abgases regeln. (Grafik: DuPont)

Ein Hersteller von Kfz-Turboladersystemen verwendet Buchsen aus dem Polyimid Vespel von DuPont zur Führung der Schubstangen von Wastegate-Aktuatoren, die den Druck des in den Lader einströmenden Abgases regeln. Der Hersteller wählte diese Lösung, weil die Buchsen ihre niedrige Reibung, ihre Steifigkeit und Dimensionsstabilität auch bei langzeitiger Einwirkung hoher Temperaturen und aggressiver Abgase behalten und so die präzise Funktion solcher Regelsysteme über die gesamte Kfz-Lebensdauer unterstützen.

Kleine aufgeladene Motoren ermöglichen signifikante Verringerungen des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasemissionen. Dabei sind moderne Lader so ausgelegt, dass sie schon bei niedrigen Drehzahlen einen hohen Ladedruck erzeugen und damit eine unerwünschte Anfahrschwäche (Turboloch) vermeiden. Wastegate-Aktuatoren dienen dazu, den Druck der in den Lader einströmenden Abgase bei steigender Motordrehzahl zu begrenzen und exakt auf den zur Fahrsituation passenden Wert zu regeln. Dank der Polyimid-Führungsbuchsen bewegen sich die metallenen Schubstangen solcher Wastegate-Aktuatoren ungeschmiert und unter allen Betriebsbedingungen leichtgängig, mit hoher Gleichmäßigkeit und geringer Hysterese.

Im direkten Umfeld der Führungsbuchsen bewirken die bis zu 1.050 °C heißen Abgase in der Turbine des Turboladers und die Enge in heutigen Motorräumen Betriebstemperaturen von über 220 °C. Wie der Kfz-Zulieferer berichtet, hatten umfangreiche Tests zuvor gezeigt, dass alternative Materiallösungen, wie Buchsen aus technischen Thermoplasten, bei diesen hohen Temperaturen versagten. Die passende Lösung fand sich in Form von Vespel SP-21. Dieser Typ kombiniert ein hochtemperaturbeständiges Polyimid mit einem Graphit-Füllstoff, um die kundenseitigen Anforderungen an die Verschleißfestigkeit und geringe Reibung zu erfüllen. Seine Wärmeformbeständigkeit liegt bei 360 °C, er besitzt keinen Schmelzpunkt und behält seine Eigenschaften auch bei langzeitiger Hitzeeinwirkung sowie im Kontakt mit aggressiven Abgasen. Wie sich im weiteren Verlauf der Tests zeigte, ermöglichten die daraus gefertigten Buchsen einen gleichmäßigen Betrieb der Schubstange während des gesamten Prüfzyklus. Und dank der hohen Schlagzähigkeit und Festigkeit des Werkstoffs halten die Führungsbuchsen auch starken mechanischen Beanspruchungen während der Montage stand.

Führungsbuchsen sind ein typisches Anwendungsbeispiel für kundenspezifische Vespel-Formteile, die von DuPont hergestellt werden. Solche Formteile können ohne Nacharbeit hohe Anforderungen hinsichtlich der Maßtoleranzen erfüllen und eignen sich für die kosteneffiziente Großserienproduktion. Zu weiteren Standardanwendungen von Vespel-Teilen gehören Gleitlager aller Art, Anlaufscheiben und Gleitringdichtungen, beispielsweise in Pkw- und Nutzfahrzeug-Automatikgetrieben. Darüber hinaus ist das Material auch in Form von Halbzeugen, wie Rundstäbe, Platten oder Hohlstäbe, für die mechanische Weiterverarbeitung verfügbar.

www.dupont.com

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