Es geht noch besser – und kostengünstiger

Der Autor: Hartmut Hammer, freier Mitarbeiter der AutomobilKonstruktion

1,7 Millionen produzierte Turbolader im Jahr 2015, 2,3 Millionen geplant für 2016, und bis 2020 sollen es gar fünf Millionen Einheiten pro Jahr werden: die Hochlaufkurve im BMTS-Werk St. Michael ob Bleiburg in Österreich kann sich sehen lassen. Nach dem ersten Serienanlauf im Februar 2012 (Turbolader für den 2,0-Liter-Dieselmotor der Volkswagen-Gruppe) kamen sukzessive weitere Pkw-Projekte (für BMW, General Motors und Volkswagen) hinzu. Etwa fünf Prozent des Produktionsvolumens machen inzwischen Turbolader für Nutzfahrzeuge (AGCO, Deutz, Fiat-Chrysler, Hatz) und Stationärmotoren (MTU) aus.

In der Produktpipeline von BMTS stecken einige Innovationen, die über das mittelfristige Wachstum hinaus für weitere Aufträge sorgen sollen. So soll bereits 2017 für Dieselmotoren ein Turbolader mit variabler Turbinengeometrie (VTG) der zweiten Generation in Serie gehen. 2018 sind dann Serienanläufe mit einer neuen Rumpfgruppe, sowie einer zweistufigen Aufladung für Dieselmotoren mit einer Literleistung von 80 bis 100 Kilowatt geplant. Noch vor 2020 könnte auch ein neues Gleitlagerkonzept für Turbolader von Diesel- und Ottomotoren in Serie gehen, das weitere Reibpotenziale erschließt und den kostenträchtigen Umstieg auf eine Wälzlagerung nicht erforderlich macht.

Die interessanteste Entwicklung dürfte aber der VTG-Turbolader für Ottomotoren im Volumensegment sein. Diese Technik ist zwar bereits für Turbomotoren von Porsche in Serie, benötigt aber angesichts der hohen Abgastemperaturen von teilweise mehr als 1000 Grad Celsius – extrem hitzebeständige Leitschaufeln aus sehr kostspieligen Werkstoffen. BMTS will durch ein gut abgestimmtes Gesamtkonzept mit weniger komplexen Werkstoffen auskommen. Das Konzept sieht zum Beispiel die Kombination der Otto-VTG mit dem Miller-Brennverfahren vor, was die Abgastemperaturen auf etwa 950 Grad Celsius senkt und so den Einsatz von relativ preiswerten höher legierten Stählen ermöglicht. Als Toleranzausgleich fungiert zusätzlich eine schwimmend gelagerte und thermisch entkoppelte Deckscheibe, die die Klemmneigung der Leitschaufeln minimiert.

Was noch für den Ottomotor mit VTG-Lader spricht: Sollten mit Einführung der EU 6c-Emissionsgrenzwerte Ottomotoren vermehrt einen Partikelfilter benötigen, würde dieser den Abgasgegendruck erhöhen. Bei einem Wastegate-Turbolader würde das ein größeres Turbinenrad mit höherem Massenträgheitsmoment erfordern. Eine VTG hingegen vermeidet diese Dynamiknachteile, zeigt ein etwa 30 Prozent besseres Ansprechverhalten als ein Wastegate-Turbolader und einen etwa drei Prozent günstigeren Kraftstoffverbrauch.

„Eine Sonderstellung nimmt BMTS bei der Produktionstechnik ein“, erläutert Markus Zebisch, Geschäftsführer und Werkleiter der Bosch Mahle Turbo Systems Austria GmbH & Co. KG. „Beispielsweise setzen wir als erster Turbolader-Hersteller auf ein vollautomatisch gefrästes Verdichterrad. Es senkt die Pulsationsgeräusche auf ein bisher nicht gekanntes Komfortniveau ab und erreicht parallel dazu eine hohe Langzeitqualität“

Generell hat BMTS in der Produktion einen hohen Automatisierungsgrad angestrebt, um das menschliche Fehlerpotenzial weitgehend zu minimieren. Lediglich bei den Ladern für die Nutzfahrzeugmotoren weicht man von diesem Prinzip ab: hier erfolgt die Endmontage manuell, da der Mensch flexibler auf die kleineren und schwankenden Stückzahlen, sowie die unterschiedlichen Arbeitsumfänge der einzelnen Serienaufträge reagieren kann. Aber auch bei der Pkw-Laderfertigung kommen noch Fachkräfte zum Einsatz: hauptsächlich in der Endmontage, etwa bei der Vorbereitung der fertig montierten Turbolader für die End-of-Line-Prüfung. Dieser abschließende Test war beim Produktionsstart 2012 eine Weltneuheit. Bei ihm werden die wichtigsten Fertigungsparameter und Wuchtwerte jedes einzelnen Abgasturboladers in einem vollautomatischen Prozess überprüft und alle Daten bauteilbezogen gespeichert, um für eine volle Rückverfolgbarkeit jedes einzelnen Laders zu sorgen.

Doch schon zuvor im Produktionsprozess werden wichtige Qualitätsparameter bei jedem Werkstück überprüft. Beispielsweise wird während der Bearbeitung des Ladergehäuses – ein fast 50 Einzelschritte umfassender Vorgang jede Lagergasse per Laser optisch vermessen. Auch jedes aus dem Vollen gefräste Verdichterrad wird auf seine Unwucht vermessen. Nach der Montage der kompletten Rumpfgruppe steht eine Wuchtprüfung an, die mittels Körperschallmessung erfolgt. Gegebenenfalls wird an den Wuchtmarken vollautomatisch so lange Material abgetragen, bis die Wuchtprüfung bestanden wird.

Bosch Mahle Turbo Systems GmbH & Co. KG, 70376 Stuttgart, Tel.: +49 711 75879-0, wwwww.bmturbosystems.com