Blick ins Innere von Maschinen 04.04.2013, 16:10 Uhr

Für Neutronen ist Metall wie Glas

Der Autozulieferer LuK aus Bühl nutzt das Know-how Schweizer Wissenschaftler, um Motorradkupplungen zu optimieren. Diese schickten Neutronen durch das Metallgehäuse der Kupplung und konnten über einen Sensor ganz genau verfolgen, wie sich Öl darin verteilt.

Der Autozulieferer LuK aus Brühl optimiert Motorradkupplungen. Längere Lebensdauer und ein geringerer Spritverbrauch resultieren aus dem detaillierten Wissen, wie sich das Öl verteilt.  

Der Autozulieferer LuK aus Brühl optimiert Motorradkupplungen. Längere Lebensdauer und ein geringerer Spritverbrauch resultieren aus dem detaillierten Wissen, wie sich das Öl verteilt.  

Foto: dpa/Fredrik von Erichsen

Für Neutronen sind metallische Platten so durchsichtig wie Glas. Von wasserstoffhaltigen Werkstoffen wie Öl werden sie dagegen verschluckt. Diese physikalischen Phänomene nutzen Forscher des Brühler Unternehmens LuK zur Weiterentwicklung von Motorradkupplungen. Sie sollen besonders leicht und so klein wie möglich sein. Doch die Kräfte, die sie beim Einkuppeln bewältigen müssen, sind gewaltig, denn viele Motorradfahrer neigen zum sportlichen Stil. Die Folge: Die Kupplung wird heiß und muss gekühlt werden. Das geschieht mit Öl.

Hier setzen die LuK-Entwickler an. Das Öl muss sich möglichst gleichmäßig verteilen, damit die Kupplung nicht überhitzt. „Entscheidend ist natürlich, wo das Öl wirklich hinfließt“, sagt Matthias Wagner, Entwicklungsingenieur für Kupplungen bei LuK.  Bisher bleibt den Entwicklern nur die Hoffnung, dass ihre Berechnungen stimmen. Denn weder auf dem Prüfstand noch im Fahrbetrieb können sie durch das massive Kupplungsgehäuse aus Aluminium schauen. Selbst für Röntgenstrahlen ist es undurchdringbar.

Das Metallgehäuse der Motoradkupplung wurde am PSI mit Neutronen durchleuchtet, um die Verteilung des Schmieröls sichtbar zu machen.

Das Metallgehäuse der Motoradkupplung wurde am PSI mit Neutronen durchleuchtet, um die Verteilung des Schmieröls sichtbar zu machen.

Foto: Paul Scherrer Institut

Mit der Spallations-Neutronen-Quelle am Paul Scherrer Institut im schweizerischen Villigen ist der Blick ins Innere möglich. Sie erzeugt  Neutronen, die für die FuK-Entwickler auf ein elektrisch angetriebenes Getriebemodell geschossen werden. Sie fliegen hindurch, werden allerdings da, wo sich Öl befindet, ganz oder teilweise verschluckt. Hinter dem Getriebemodell befindet sich ein Sensor, der ein dreidimensionales Bild aufzeichnet, auf dem nur die Ölverteilung zu sehen ist.

Längere Lebensdauer, weniger Spritverbrauch

Die ersten Bilder überraschten die Entwickler aus Brühl. Nur ein Teil der Innereien der Kupplung wurden ausreichend mit Öl versorgt, ganz gleich, wie viel Kühlmittel sie hineingepumpten. Damit wussten die Entwickler, dass konstruktive Änderungen nötig waren, um ihr Ziel zu erreichen: Die Ölmenge klein zu halten und die Verteilung im Inneren zu optimieren. Jede Verbesserung der Geometrie der Rinnen, durch die das Öl fließt, können sie jetzt direkt überprüfen. Damit schlagen sie gleich zwei Fliegen mit einer Klappe: Die Lebensdauer der Kupplung wird verbessert und der Energieverbrauch der Ölpumpe verringert, sodass das Motorrad  weniger Sprit verbraucht.

Mit dem Neutronen Imaging, das auch am Forschungsreaktor München II möglich ist, lässt sich auch das Innere anderer komplexer Maschinen sichtbar machen, um sie konstruktiv zu optimieren.

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