Technischer Aufbau und Methodik

Der Motor wird schrittweise als Baugruppe erstellt. Zunächst werden Basisbauteile modelliert: Der Zylinderblock (mit Bohrungen und Schraubanschlüssen) sowie einzelne Kolben/Pleuel-Einheiten. Darauf aufbauend folgen die Kurbelwelle und die Ölpumpe. Die Zylinderköpfe enthalten Ventilsitze, Ventilführungen und Kanäle (Ansaug- und Abgas). Schließlich werden Turbolader (komplette Aggregat mit Verdichter- und Turbinenrad) konstruiert und an Abgasstrang und Ansaugung angebunden. Alle Teile werden als parametrische Komponenten entwickelt: Änderungen wie Hubraum, Verdichtung oder Zylinderabstände lassen sich anpassen. Die Konstruktion erfolgt nach der Bottom-Up-Methode, wobei spätere Anpassungen durch ordentliche Baugruppenstruktur erleichtert werden.

Werkzeuge / Software / Hardware

Zur Umsetzung wird ebenfalls eine professionelle CAD-Suite verwendet. Für Motorenprojekte sind häufig Softwarepakete wie Autodesk Inventor, CATIA oder Solid Edge geeignet, da sie umfangreiche Bibliotheken für technische Elemente (Ventile, Lager, Riemen) mitbringen. Speziell erforderlich sind Tools für Kurbeltrieb-Simulationen (z.B. Gelenkverbindungen für Kolben) und für die Modellierung rotierender Teile (Kurbelwelle). Als Hardware werden ein leistungsfähiger PC mit aktueller Grafikkarte und ausreichend RAM eingesetzt, um die komplexen Baugruppen in Echtzeit zu handhaben.

Ergebnisse / Besonderheiten

Das Ergebnis wird eine vollständige 3D-Baugruppe eines V8-Motors sein. Besonderheiten sind die hochdetaillierte Ventiltriebkette (Nockenwellen, Kipphebel) und die Doppelaufladung: zwei Turbolader, die jeweils 4 Zylinder versorgen, inklusive Ladeluftkühler und Wastegate-System. Bei abgeschlossenem Projekt wird z.B. eine dynamische Analyse möglich sein (Bewegungssimulation der Kolben in den Zylindern). Visuell lassen sich Explosionsansichten (Exploded Views) mit farblich codierten Bauteilen erstellen und Materialwechsel-Simulationen durchführen.

Persönlicher Beitrag

Ich entwickle das Modell eigenständig weiter: Von den ersten Volumenkörpern (Zylinderblock und Zylinderkopf) über Gelenkkonstruktionen für Kolben bis zur Integration der Turbos habe ich alle Schritte geplant und umgesetzt. Besonders anspruchsvoll ist die korrekte Platzierung und Ausrichtung der Turbolader sowie die Konstruktion der Abgaskrümmer mit Flanschverbindungen. Ich arbeite iterativ: Nach Fertigstellung eines Aggregats folgte stets eine Überprüfung (Form- und Lagetoleranzen) und ggf. Anpassung der Parametrisierung.

Bedeutung / Lernerfahrung / Ausblick

Der Bau eines großen Motors erfordert das Zusammenspiel vieler Teilsysteme, daher verstärkt das Projekt Verständnis für Motorentechnik. Ich konnte dabei erlernen, wie man komplexe Mechanismen (Kolbenhub, Ventilsteuerung, Laderdruck) in CAD abbildet. Für die Zukunft ist vorgesehen, diese Modellierung zu verwenden, um beispielsweise thermische Simulationen (Wärmeentwicklung im Brennraum) oder Strömungssimulationen am Ansaug- und Abgassystem anzuschließen. Das Projekt demonstriert, dass ich selbst anspruchsvolle CAD-Aufgaben in Eigenregie umsetzen kann.

Technische Zeichnungen