Die aktuellen Anforderungen an moderne Motoren lauten: Reduzierung der Emissionen, Senkung des Kraftstoffverbrauchs, Erhöhung der Leistungsdichte, Downsizing sowie weiter erhöhte Zuverlässigkeit und Lebensdauer. Die wesentliche Voraussetzung für die Entwicklung innovativer Konzepte ist ein sehr gutes Grundverständnis für die Zusammenhänge und Wechselwirkungen der einzelnen Komponenten im Gesamtmotor. Nur durch übergreifende Engineeringkompetenz lassen sich Kostensenkungspotenziale voll ausschöpfen – sei es durch detaillierte Optimierung aller Komponenten oder durch die intelligente Integration von Funktionen innerhalb eines Gesamtsystems. Der Trend zur Bereitstellung komplett vormontierter Baugruppen – als Modul oder Teilsystem – erfordert darüber hinaus von den Systemlieferanten der ersten Lieferstufe eine Infrastruktur, die von der Montage bis zur Logistik zuverlässig eine hohe Qualität gewährleistet.

Forschung setzt Schwerpunkte
Für die Forschung und Entwicklung bei MAHLE ergeben sich aus diesen Anforderungen Fragestellungen, an denen mit hohem Engagement gearbeitet wird. Zur Optimierung unserer Produkte bewerten wir regelmäßig aktuelle und zukünftige Technologien im Produkt- und Systemumfeld.

Ein weiterer Schwerpunkt ist die konsequente Betrachtung aller Komponenten im Kontext ihrer jeweiligen Umgebung. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse nutzen wir, um unsere Simulationswerkzeuge weiter zu verbessern und damit das Bauteilverhalten in Bezug auf Festigkeit, Lebensdauer, Verschleiß, Geräusch und zahlreiche andere Aspekte noch besser analysieren zu können. Hierzu werden die Simulationswerkzeuge durch physikalisch basierte Modelle im Detail realitätsnäher formuliert und so kontinuierlich verfeinert.

Entscheidend für die erzielbare Prognosesicherheit ist der Abgleich der Simulationswerkzeuge mit der Realität. Kolbentemperaturen messen wir beispielsweise am kompletten Motor über Thermoelemente mit Hilfe leistungsfähiger Telemetrie – in Abhängigkeit vom Betriebspunkt und anderen Parametern. Für Untersuchungen am Vollmotor verfügt MAHLE über einen innovativen Reibleistungsprüfstand. In Laborversuchen prüfen wir die Dauerfestigkeit von Gleitlagern unter realitätsnahen Bedingungen: mit einer dem Motor vergleichbaren dynamischen Kraftbelastung.

Mit hoher Intensität treibt MAHLE die Werkstoffentwicklung und insbesondere auch die Charakterisierung des Werkstoffverhaltens voran. Unser Ziel ist es, die Einsatzgrenzen der Werkstoffe weiter hinauszuschieben, um gewichtsoptimierte Konstruktionen zu ermöglichen und korrekte Werkstoffdaten – Festigkeit, thermisches Verhalten usw. – für die Auslegung und Bauteilsimulation bereitzustellen. Einen wichtigen Platz nimmt hier die Formulierung von Werkstoffmodellen ein, die eine verbesserte Lebensdauerbewertung ermöglichen, speziell unter Berücksichtigung der thermischen Ermüdung.

Grundlagenforschung für neue Werkstoffe

Durch Weiterentwicklung und Erprobung neuartiger Beschichtungen sowie durch Modifizierung von Bearbeitungsverfahren unternehmen wir erhebliche Anstrengungen, um Produkteigenschaften zielgerichtet zu verbessern. Die Optimierung der Funktionalität von Oberflächen, insbesondere im Hinblick auf Verschleiß, Reibung und Fressneigung, bietet z. B. noch ein erhebliches Entwicklungspotenzial zur weiteren Senkung des Kraftstoffverbrauchs.

In einem Gemeinschaftsprojekt mit dem Massachusetts Institute of Technology in Boston entwickeln wir ein umfassendes Simulationswerkzeug zur Analyse der Einflüsse von Parametern in der Kolbenbaugruppe – um die Gesamtthematik der Reduzierung des Ölverbrauchs einen entscheidenden Schritt nach vorne zu bringen.

Entwicklungszentren für den Fortschritt
Heute beschäftigen sich ca. 2.000 Entwicklungsingenieure und Techniker in sieben Forschungsund Entwicklungszentren in Stuttgart, Northampton, Detroit (Farmington Hills und Novi), São Paulo, Tokio und Shanghai mit Grundlagenforschung und der Weiterentwicklung des Verbrennungsmotors. Damit ist MAHLE weltweit in der Lage, vor Ort in enger Zusammenarbeit mit allen unseren Kunden gezielt Entwicklungsaufgaben zu übernehmen, Bauteiloptimierungen und -abstimmungen sowie komplexe Fahrzeug- und Motorenversuche durchzuführen.

Unsere F&E-Zentren sind weltweit vernetzt und stehen in ständigem Austausch miteinander. So fließen Informationen schnell, Antwortzeiten zum Kunden verkürzen sich und alle verfügbaren Ressourcen können optimal genutzt werden.