Schmiedekolben: High-Performance für den Motorsport

Moderne Rennautos verfügen längst nicht mehr nur über vier Reifen, eine aerodynamisch ausgelegte Karosserie und einen starken Motor, der selbst auf Kurzstrecken Höchstleistungen vollbringt. Sie sind mit verschiedenen Details ausgestattet, die dazu führen, dass die Leistung noch einmal erhöht werden kann. So werden unter anderem Schmiedekolben eingesetzt, die die früher häufig verwendeten Gusskolben abgelöst haben – wobei die Forschung auch bei Gusskolben weitergegangen ist und diese teilweise den Schmiedekolben ebenbürtig gemacht wurden.

Schmiedekolben: Hohe Festigkeit im Renneinsatz

Nicht nur im Rennsport finden Hightech-Teile ihren Einsatz, sondern auch bei der Fertigung von hoch belasteten Serienmotoren werden beispielsweise Schmiedekolben verwendet. Sie bieten die gleichen Legierungen wie Gusskolben, bringen allerdings ein deutlich feineres Gefüge mit. Dies liegt im Herstellungsverfahren begründet, bei dem eine höhere Festigkeit der Kolben erreicht wird. Diese halten deutlich länger und sind auch den hohen Anforderungen, die sich naturgemäß im Motorsport ergeben, besser Stand. Selbst dann, wenn außergewöhnlich hohe Leistungen abgefragt werden, sind geschmiedete Kolben erste Wahl. Inzwischen werden sie auch in sportlichen Serienfahrzeugen verwendet, die eine Leistung von über 130 kW mitbringen.

Schmiedekolben werden in einer speziellen Form geschmiedet, diese bewirkt, dass das Material verdichtet wird. Erst dadurch lässt sich die spezifische Festigkeit und Dichte des Materials erreichen, welches daraufhin besonders belastbar und robust ist.

Viele Profis schwören auf geschmiedete Kolben und lassen die früher standardmäßig eingesetzten Gusskolben außen vor. Angesichts der Vorteile der Schmiedekolben gegenüber den gegossenen Kolben verwundert dies auch nicht.

Vorteile von geschmiedeten Kolben

Gegenüber anderen Kolbenarten bringen geschmiedete Kolben verschiedene Vorteile mit. Sie sind auf der einen Seite sehr belastbar und langlebig, auf der anderen Seite können sie mit geringen Wandstärken produziert werden. Das wiederum bewirkt, dass sie deutlich weniger Gewicht aufweisen. Dichte und Festigkeit sind bei Schmiedekolben sehr hoch, daher ist es möglich, auf einer vergleichsweise geringen Fläche viel Kraft aufzunehmen.

Insgesamt wird der Motor standfester, dies bringt an sich aber noch keine Verbesserung der Leistung. Diese wiederum wird erreicht, wenn eine andere Bodenform gewählt wird. Oftmals setzen die Profis dabei auf eine Erhöhung, die im Boden eingearbeitet wird. Damit wird letzten Endes eine Verdichtung erreicht, wobei angemerkt werden muss, dass auch eine Verringerung der Verdichtung gewinnbringend sein kann.

Schmiedekolben werden wie bereits erwähnt in einer Form geschmiedet, die in etwa der späteren Kolbenform entspricht. Die Gefügefasern, die in den Wänden der Kolben verlaufen, sind daher parallel zu den Außenwänden des Kolbens ausgerichtet. Das gilt analog für die Gefügefasern im Boden des Kolbens. Bei Erwärmung bringt das einen entscheidenden Vorteil, weil die Schmiedekolben damit formstabiler sind, außerdem können sie größeren Belastungen standhalten. Der Schmiedekolben ist leichter, weil er mit einer dünneren Außenwand gefertigt werden kann. Die Leistungssteigerung wird also nicht allein durch die stärkere Verdichtung erreicht, sondern auch durch das geringere Gewicht der Kolben. Gerade im Motorsport, wo alles auf das Gewicht ankommt – und natürlich die perfekte Aerodynamik – sind leichtere Kolben eine ausgezeichnete Wahl.

Schmiedekolben vs. Kolben mit Stahlinlays

Gusskolben waren nicht das Maß aller Dinge, ebenso können Schmiedekolben immer noch durch bessere Varianten ersetzt werden. Eine dieser Varianten ist zum Beispiel der Kolben, der im Hochleistungsbereich eingesetzt wird und der über Stahlinlays verfügt. Profis bezeichnen Schmiedekolben gern einmal als minderwertig, wenn genau diese beiden Typen von Kolben miteinander verglichen werden. Die Inlays aus Stahl bewirken nämlich, dass die Kolben über die gesamte Zeit der Warmlaufphase über das Erreichen der gewünschten Leistung bis hin zum Hochleistungsbereich ihre Formstabilität behalten. Außerdem bleiben sie passgenau, sie verformen sich nicht und passen sich auch nicht anderen Gegebenheiten an. Das Einfahren oder Warmlaufenlassen des Fahrzeugs sowie damit logischerweise der Kolben kann entfallen. Der Nachteil ist jedoch, dass die Kolben mit Inlays aus Stahl ein Vielfaches der Schmiedekolben kosten. Ob sich dies am Ende rechnet oder nicht, hängt von der einzelnen Situation ab. Wer im Motorsport vorankommen möchte, wird sicherlich nicht umhin kommen, beide Varianten zu probieren und später zu entscheiden, welche die besser geeignete Methode ist. Für den Hobbymotorsportler lohnt sich die Anschaffung der Kolben mit Stahlinlays sicherlich nicht, weil der Hochleistungsbereich nicht so weit ausgereizt werden kann.


Bildnachweis: © morguefile.com – rollingroscoe

Über Marius Beilhammer

Marius Beilhammer

Marius Beilhammer, Jahrgang 1969, studierte Journalismus in Bamberg. Er schreibt bereits viele Jahre für technische Fachmagazine, außerdem als freier Autor zu verschiedensten Markt- und Businessthemen. Als fränkische Frohnatur findet er bei seiner Arbeit stets die Balance zwischen Leichtigkeit und umfassendem Know-how durch seine ausgeprägte Affinität zur Technik.

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