Stahlkolben stehen in den Startlöchern

München. Wie schnell Stahlkolben die Aluminium-Bauweise gänzlich substituieren können, bewerten KSPG und Mahle unterschiedlich. Eher konservativ zeigt sich Mahle. Die Stuttgarter liefern die Kolben für einen neuen Renault- Dieselmotor mit einer Leistungsdichte von etwa 60 Kilowatt pro Liter Hubraum. Stefan Spangenberg, bei Mahle für die Entwicklung von Motorkomponenten in Europa verantwortlich, sieht die Einsatzgrenze derzeit bei 80 Kilowatt pro Liter und verweist darauf, dass der Aluminiumkolben ebenfalls noch Entwicklungspotenzial besitze. „Ob das für Spitzendrücke von 220 Bar reicht, müssen wir noch herausfinden.“ Weitaus optimistischer ist man bei KSPG: Seit Jahresbeginn wird die gesamte Fertigung im Stammwerk Neckarsulm auf Stahlkolben umgestellt und die Produktion von Aluminiumkolben ins Ausland verlagert, unter anderem nach Mexiko. Die ersten Stahlkolben liefert KSPG an Mercedes, sie sollen unter anderem in dem neuen Sechszylinder-Dieselmotor zum Einsatz kommen, der im Herbst vorgestellt werden wird. Die Entwicklung des Stahlkolbens zur Serienreife war für beide Zulieferer ein steiniger Weg. Trotz der höheren Festigkeit hatte sich in Tests gezeigt, dass sich im Dauerbetrieb durch Ablagerungen am Muldenrand bei hoher thermischer Belastung Risse bilden können. Grund dafür ist die schlechtere Wärmeleitfähigkeit des Stahls. Die Optimierung der Kühlkanäle spielte im Entwicklungsprozess eine besondere Rolle. Beide Zulieferer setzen auf innenliegende Kühlkanäle, um Verzunderung und vorzeitiger Ölalterung entgegenzuwirken. Dass sich Stahlkolben nun erste Marktanteile erobern können, liegt nicht an der mechanischen Festigkeit, sondern am niedrigeren Kraftstoffverbrauch. Grund dafür ist die geringere Wärmedehnung des Stahls, die zu weniger Reibung zwischen Zylinderwand und Kolben führt. Zwar schmilzt dieser Vorteil, wenn das Zylinderkurbelgehäuse nicht aus Grauguss, sondern aus Aluminium besteht. Bei KSPG ist man dennoch optimistisch: „Im Zusammenspiel von Ringen, Bolzen, Laufbahn und Stahlkolben ist eine CO2-Reduktion von drei bis fünf Prozent realistisch“, so Alexander Sagel, der seit Juli bei KSPG die Division Hardparts leitet. Denn die kompaktere Bauform ermöglicht es, ein längeres Pleuel mit einem flacheren Winkel einzusetzen. Auch Spangenberg setzt auf die baulichen Vorteile der Stahlkolben: Da sie bei gleicher Festigkeit eine geringere Höhe haben, könne der gesamte Motor kleiner ausfallen. „Für die Entscheidung Aluminium oder Stahl wird man daher mittelfristig neben motorischen Aspekten auch die Ökobilanzen für Kurbelgehäuse und Kolben einbeziehen müssen“, erklärt Spangenberg.