Toyota entwickelt Aluminiumgussverfahren für Zylinderköpfe

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Die neue Technologie nutzt das anorganische Material Wasserglas. Dadurch erzielen die Entwickler eine verringerte Geruchs- und Rauchentwicklung in der Produktion. Damit sind dünnere und komplexere Kühlkanäle möglich.

Die Toyota Motor Corporation hat jetzt eine neuartige Aluminiumguss-Technologie für Zylinderköpfe entwickelt. Das innovative Verfahren nutzt das anorganische Material Wasserglas: Es lässt sich nicht nur flexibel einsetzen, sondern reduziert auch die Umweltbelastungen.

Die Kühlwasserkanäle von Zylinderköpfen werden normalerweise aus Formen von Sand und Klebstoff modelliert. Für die Herstellung dieser sogenannten Kerne wird allerdings das organische Phenolharz als Klebstoff verwendet – ein Material, das beim Gießen starke Gerüche und Rauch entwickelt, was in den Werken entsprechend kostspielige und raumeinnehmende Gegenmaßnahmen erfordert.

Anorganische Materialien als Klebstoff eliminieren die Dämpfe. Allerdings ließen sich die Kerne damit bislang nur eingeschränkt modellieren. Dünne und aufwendig geformte Kühlwasserkanäle sind allerdings unabdingbar, um die Kühl- und damit die Motorleistung zu verbessern. Auch der im Prozess eingesetzte Sand konnte bislang nicht wiederverwendet werden.

Das neue Verfahren von Toyota löst diese Probleme: Mit Wasserglas wird ein anorganisches Material verwendet. Dadurch sinkt die Geruchsbelastung auf unter ein Hundertstel der sonst üblichen Konzentration, wodurch entsprechende Maßnahmen zur Luftreinhaltung in den Produktionsstätten deutlich geringer ausfallen können. Durch sogenannte Tenside wird zudem eine schaumartige Konsistenz erzeugt, welche die Fließfähigkeit des Sandes verbessert – dadurch sind deutlich dünnere und komplexere Kühlwasserkanäle in Zylinderköpfen möglich. Diese Maßnahme trägt entscheidend zum ausgezeichneten thermischen Wirkungsgrad von 41 Prozent bei, den moderne Toyota Verbrennungsmotoren inzwischen aufweisen. Der eingesetzte Sand kann darüber hinaus mehrfach verwendet werden. Durch die geringere Verarbeitungstemperatur konnten die CO2-Emissionen gegenüber den herkömmlichen Methoden mehr als halbiert werden.

Damit leistet das neue Aluminiumguss-Verfahren, das jetzt mit dem prestigeträchtigen Okochi Memorial Production Prize für besondere Leistungen in Forschung, Entwicklung und Produktionstechnik ausgezeichnet wurde, einen wichtigen Beitrag zur Toyota Environmental Challenge 2050. Die ehrgeizigen Nachhaltigkeitsziele des japanischen Mobilitätskonzerns sehen eine deutliche Verringerung der Emissionen vor – sowohl bei den Fahrzeugen als auch in der Produktion. In Zukunft wird Toyota diese Technologie zudem nicht nur intern verstärkt nutzen, sondern auch auf andere Unternehmen ausweiten.