Pleuelstangen aus Aluminium wurden im Laufe der letzten Jahrzehnte immer wieder erprobt. Sie werden jedoch außer bei Dragster-Rennen nicht eingesetzt. Dies vor allem wegen mangelnder Dauerfestigkeit, hoher Wärmedehnung und niedrigem E-Modul. Besonders die ungenügende Dauerfestigkeit bei sehr hohen Lastwechselzahlen von mehr als 10^8. Die meisten Aluminium-Legierungen weisen keine genau definierte Dauerfestigkeit auf. Neue Aluminium-Werkstoffe haben ein besseres Eigenschaftsprofil. Aluminium-Composites weisen ein exzellentes Eigenschaftsprofil auf wie hohe Dauerfestigkeit auch bei erhöhten Temperaturen, hohen E-Modul vergleichbar mit Grauguß und niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Diese neuen Aluminium-Werkstoffe eignen sich aufgrund ihres Eigenschaftsprofils besonders gut für aufgeladene Otto- und Dieselmotoren. Aluminium-Pleuelstangen benötigen etwas mehr Bauraum als Stahl- oder Titanpleuel bedingt durch die geringere Festigkeit. Ein weiterer Punkt ist die Verschraubung die bei heutigen Pleuelstangen im oberen Pleuelteil als Gewinde ausgeführt wird. Durch die höhere Kerbempfindlichkeit und niedrigere Festigkeit muss das Gewinde größer als bei Stahlpleuel ausgeführt werden. Besser ist es eine Bolzen/Mutter Kombination zu verwenden.

Amt hat Pleuelstangen erfolgreich bei Dieselmotoren und Ottomotoren ausgeführt. Es muss berücksichtigt werden, dass eine Aluminium-Pleuelstange zwar leichter als eine Titan-Pleuelstange ist, jedoch gilt dies nicht für die wichtige oszillierende Masse. Dennoch sind beide Lösungen leichter als die Stahlpleuelstange. Bei der Aluminium-Pleuelstange für Aufgeladene- und Dieselmotoren gibt es noch den Vorteil der guten Wärmeabführung. Dies senkt die Kolbentemperaturen der hoch belasteten Kolben etwas. Aluminium-Pleuelstangen sind ca. 35-40% leichter als Stahlpleuel. Durch den größeren Materialeinsatz und den höheren spezifischen E-Modul ist die Steifigkeit deutlich höher als bei Stahl-Pleuelstangen. Aluminium-Pleuelstangen sind auch durch den Laser-Crack Prozess teilbar, lassen sich also gut in den üblichen Fertigungs-Prozess integrieren. Bei vielen Lösungen lässt sich zudem auf die obere Pleuelbuchse verzichten, da die Legierungen ein gutes tribologisches und Verhalten und Festigkeit aufweisen.

AMT hat intensive Entwicklung von neuen Kolbenlegierungen betrieben. Ziel war es die Leistungsfähigkeit von Kolben-Legierungen zu erhöhen und dem umfangreichem Anforderungsprofil gerecht zu werden. Wir haben neueste Aluminium-Legierungen erprobt die unter anderem durch mechanisches Legieren, Melt-Spinning, Infiltration von Keramischen-Preformen, Sprüh-Kompaktieren sowie konventioneller Schmelz-Metallurgie hergestellt wurden. Eine Kolben-Legierung muss einer Vielzahl von Ansprüchen gerecht werden, so dass es Sinnvoll ist verschiedenen Legierungen für das jeweilige Anforderungsprofil zu verwenden.

Konventionelle Aluminium-Legierungen sind Laufe der letzten Jahre an ihre Grenze gekommen bezüglich der Temperatur-Festigkeit. Besonders Turbo-Diesel-Motoren stellen hohe Anforderungen an den Kolben. Aufwendige Konstruktionen mit Kühlkanälen und externer Spritzölkühlung wurden realisiert. Dennoch scheint die Grenze bei konventionellen Aluminium-Legierungen erreicht. Aus diesem Grund wird seit einigen Jahren an Stahl-Lösungen geforscht. Kolben aus Stahl sind weitgehend Einsatzbereit, dennoch nicht frei von Problemen. Stahlkolben sind schwerer, nicht Preisgünstiger und können durch die geringere Wärmeleitfähigkeit die Öl-Verkokung negativ beeinflussen. Vorteilhaft ist der geringere Wärmeausdehnungs-Koeffizient.

AMT hat mit DSC-Al bzw. DSC-Mg eine Lösung für leichte Hochleistungskolben auf Aluminium oder Magnesium Basis. Hiermit kann ein niedriges Gewicht der Kolben realisiert werden bei gleicher Leistungsfähigkeit wie Stahkolben. 

Informationen zu DSC-Al, DSC-Mg Kolben.