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AGR-Filter Geringer Druckverlust, hoher Partikelrückhalt

| Redakteur: Rebecca Vogt

Um den Turbolader vor mechanischer Beschädigung durch Partikel im Niederdruck-Abgasfilter zu schützen, fertigt GKD für die Automobilindustrie ein dreidimensionales Spezialgewebe. Das Filtermedium besteht aus hochhitzebeständigem Edelstahl und soll im Abgasrückführungssystem einen geringen Druckverlust bei hohem Partikelrückhalt gewährleisten.

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Nahezu alle führenden Hersteller setzen laut GKD zum Schutz des Turboladers vor mechanischer Beschädigung durch Partikel im ND-Abgasfilter auf das dreidimensionale Volumetric Gewebe.
Nahezu alle führenden Hersteller setzen laut GKD zum Schutz des Turboladers vor mechanischer Beschädigung durch Partikel im ND-Abgasfilter auf das dreidimensionale Volumetric Gewebe.
(Bild: GKD – Gebr. Kufferath AG)

Moderne Motoren müssen agil, leistungsstark, umweltverträglich und zudem wirtschaftlich sein. Nur so können sie im hart umkämpften Weltmarkt bestehen. Bei modernen Pkw-Dieselmotoren sind deshalb Abgasturbolader und Niederdruck-Abgasrückführung (ND-AGR) Stand der Technik. Zum Schutz des Turboladers vor mechanischer Beschädigung durch Partikel im ND-Abgasfilter setzen nahezu alle führenden Hersteller auf das dreidimensionale Volumetric Gewebe der GKD – Gebr. Kufferath AG, heißt es vom Unternehmen.

Das Filtermedium aus hochhitzebeständigem Edelstahl biete bei gleicher Drahtstärke eine 70 % höhere Volumenporosität als übliche Quadratmaschengewebe. Dadurch gewährleiste es im Abgasrückführungssystem einen geringen Druckverlust bei hohem Partikelrückhalt. Das Spezialgewebe werde mit hochmodernen automatisierten Fertigungsprozessen und begleitender digitaler Qualitätskontrolle gefertigt, teilt GKD mit. So gewährleiste man die Einhaltung der hohen Anforderungen an Produktsicherheit und -reproduzierbarkeit.

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Verschleiß oder Totalausfall verhindern

ND-AGR-Systeme gelten als Schlüsseltechnologie, um bei hoher Motorlast die vorgeschriebenen Emissionswerte einzuhalten. Sie entnehmen das Abgas hinter dem Partikelfilter und führen es dem Motor zusammen mit angesaugter Frischluft vor dem Verdichter am Turbolader wieder zu. Dabei besteht die Gefahr, dass Partikel aus dem Verbrennungsprozess oder dem vorgeschalteten keramischen Abgasfilter in das Verdichterrad gelangen. Sie verursachen Verschleiß und Leistungseinbußen, schlimmstenfalls sogar den Totalausfall von Motor und Turbolader.

Wirksamen Schutz davor bietet laut GKD ein in das System integrierter Partikelfilter aus Volumetric Gewebe. Dieser halte nicht nur die Partikel effizient zurück, sondern verhindere durch geringen Druckverlust auch, dass der Kraftstoffverbrauch ansteige. Verglichen mit einem Quadratmaschengewebe soll seine spezifische 3D-Bindung den Druckverlust um 30 % verringern. Zugleich gewährleisten laut Hersteller seine unterschiedlich großen, nicht symmetrisch angeordneten Poren einen breiteren und höheren Partikelabscheidegrad. Basis für diese Eigenschaften seien hochpräzise Maschenweite, Bauteilsauberkeit sowie lückenlose – visuelle wie vollautomatisierte – Qualitätskontrollen. Deshalb übernehme bei GKD die kontinuierliche Kamerainspektion eine Schlüsselrolle.

Individuell realisierbare Gewebebindungen

Mit regelmäßigen Investitionen in Anlagentechnik und Arbeitsumgebung richte das Unternehmen alle Prozesse auf die besonderen Anforderungen der Automobilindustrie aus, heißt es. So ermögliche etwa eine hochmoderne Simulationsumgebung die Entwicklung kundenindividuell optimierter Gewebe. Auch Materialkombinationen aus Kunststoff und Metall seien dabei denkbar. Durch den hauseigenen Prototypenbau würden zudem schnelle Machbarkeitsprüfungen von neuen Bauarten oder -formen ermöglicht. Zur anschließenden Fertigung der neuen Gewebe modifiziere man die Hightech-Webmaschinen jeweils entsprechend den Anforderungen. So könne GKD auch sehr spezielle Bindungen realisieren.

Mit dem Weben beginne zugleich die begleitende Qualitätssicherung durch das Computer Aided Quality Assurance/Manufacturing Execution System (CAQ/MES). Mit diesem werde das Produkt bis zur Endkontrolle überwacht. Die Inline-Inspektion erfasse an jeder Wertschöpfungsstufe alle Qualitätsparameter und sorge bei Abweichungen dafür, dass die nachfolgenden Stufen unmittelbar informiert würden.

Kamerainspektion erkennt Fehlerstellen

Nach dem Weben gewährleiste eine Ultraschall-Reinigung mit zusätzlichen Sicht- und Fühlproben, dass das Gewebe die geforderte technische Sauberkeit habe. Gewebeschnitt und Wärmebehandlung durch vollautomatisiertes Glühen im Durchlaufofen mit dokumentierter Temperaturzonenmessung bereiteten es zur anschließenden Weiterverarbeitung vor.

Diese beginne mit einer kontinuierlichen Kamerainspektion, die jede einzelne Masche der spannungsarm geglühten Gewebestreifen auf eventuelle Webfehler, Partikelanhaftung oder Abweichungen von den im Lastenheft vorgegebenen Maschengrößen überprüfe. Fehlerstellen würden automatisch markiert und ausgeschleust.

Vollautomatisierte Fertigung stellt Reproduzierbarkeit sicher

Auf hochmodernen Stanz- und Umformrobotern erfolgt laut GKD anschließend in einem Sauberraum der Klasse SaS2, gemäß VDA 19 Teil 2, die Fertigung der kundenspezifischen Filtermedien. Diese Produktionsumgebung gewährleiste die geforderte Prozessstabilität. Bis zu 50.000 Filter pro Woche könne jede der installierten Anlagen produzieren, sodass für die Automobilindustrie typische Abnahmemengen von mehreren Millionen Stück pro Jahr möglich seien.

Durch vollautomatisierte Fertigung sei eine sichere Reproduzierbarkeit gegeben. Bevor die so produzierten Filter in Blister oder Trays eingelegt würden, durchliefen sie eine umfassende Endkontrolle. Diese gewährleiste, dass jedes Bauteil die hohen Qualitätsvorgaben der Kunden erfülle.

Teile sind bis zum Gewebe rückverfolgbar

Nach einer visuellen Überprüfung würden die vom Kunden spezifizierten Eigenschaften sowie die Bauteilsauberkeit maschinell kontrolliert. Wie bei allen anderen, zuvor bereits erfolgten Prüfungen werde das Ergebnis im MES dokumentiert. Die dadurch gegebene prozessübergreifende Transparenz ermögliche eine Teilerückverfolgbarkeit bis zum Gewebe, heißt es. So geben laut GKD durchgängige Sicherheit und Präzision auf höchstem Niveau der Automobilindustrie die Gewissheit konstanter Premiumqualität.

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