Wie Wiseco seine bisher besten KTM 350- und 450-Kolben entwickelte

Sep 29, 2023

Es besteht kein Zweifel, dass KTM ein Spitzenreiter in der Dirtbike-Branche ist. Sie haben regelmäßig und jedes Jahr kontinuierlich technologische und technische Fortschritte gemacht. In den letzten Jahren hat KTM die Leistung seiner Motoren erhöht und gleichzeitig das Gewicht reduziert, das Fahrwerk entlastet und das Fahrverhalten seiner Motorräder durch Verbesserungen der Geometrie und Federung verbessert. Das sind beeindruckende Leistungen. Vielleicht noch beeindruckender ist jedoch, wie ein Aftermarket-Unternehmen, Wiseco, mithalten kann und die Messlatte noch höher legt.

Wiseco ist seit über 80 Jahren im Kolbengeschäft tätig. Sie waren im Gleichschritt mit der Branche und setzten ihr Fachwissen in den frühen 2000er Jahren ein, als der Übergang zu Viertakt-Dirtbikes noch in den Kinderschuhen steckte. Heute sucht Wiseco weiterhin nach innovativen Wegen, um mit OEMs wie KTM Schritt zu halten und OEM-Designs zu verbessern. Die Spezialität von Wiseco besteht darin, seinen Kunden Produkte anzubieten, die mehr Leistung und Haltbarkeit bieten als das OEM-Äquivalent. Eine der neuesten Entwicklungen von Wiseco ist ein neuer Kolben für KTM-, GasGas- und Husqvarna 350- und 450-cm³-Dirtbikes. Wie Wiseco diesen neuen Kolben entworfen, entwickelt und auf den Markt gebracht hat, ist eine faszinierende Ingenieursleistung.

Wiseco betrachtet sich seit jeher als führend in der Kolbentechnologie und sucht unermüdlich nach Möglichkeiten, OEM-Kolben oder sogar ihre eigenen zu verbessern. Bei der Entscheidung, einen neuen Kolben für den KTM-Motor zu entwickeln, sagte der Wiseco-Vertreter Scott Highland: „Wir sahen eine Möglichkeit, neue Funktionen in das Kolbendesign zu integrieren, die unser altes Design nicht hatte. Wir streben danach, der Klassenbeste zu sein.“ Die österreichischen Motorplattformen, da mehrere Modelle gemeinsame Motorkomponenten vereinen, und wir wollen die Leistung dieser Plattformen anführen. Wir haben das Angebot der Konkurrenz untersucht und gebrauchte Kolben bewertet, um Verbesserungsmöglichkeiten zu identifizieren. Wir haben eine Reihe kleiner Verbesserungen identifiziert, die wir umsetzen wollten. Diese Kleine, aber wesentliche Merkmale erhöhen letztendlich die Festigkeit und reduzieren das Gewicht des neuen Kolbens, verbessern den Reibungsverlust, verbessern die Ringdichtung und letztendlich die langfristige Haltbarkeit.“ Jedes Mal, wenn Sie das Gewicht des Kolbens verringern und gleichzeitig seine Festigkeit beibehalten oder verbessern können, ist das eine große Sache und es lohnt sich, sie weiterzuverfolgen!

Sobald das Wiseco-Team das Programm startet, beginnt es mit der Entwicklung, indem es sein bisheriges Entwicklungsprogramm (wenn es ein Produkt aktualisiert) und die OEM-Version des Kolbens überprüft und unter die Lupe nimmt. Das Ziel besteht darin, so viel wie möglich über den vorhandenen Kolben zu lernen, da er die Grundlage für den Start und die Iteration bietet.

Bei der Überprüfung des OEM-Kolbens nutzen sie modernste technische Hilfsmittel, um jedes Detail zu erfassen. Sowohl neue als auch gebrauchte Kolben werden geprüft. Beispielsweise werden Kolben in 3D gescannt, um ihre Abmessungen und die Kuppelgeometrie zu erfassen und zu visualisieren, wie das Kolbenschaftprofil aussieht. 3D-Scans werden anhand der von Technikern und KMG-Maschinen durchgeführten Messungen validiert, um sicherzustellen, dass sie so genau wie möglich sind. Darüber hinaus werden Verschleißmuster an alten Kolben untersucht, um den Laufsitz und Bereiche mit ungewöhnlichem Verschleiß zu beurteilen und nach Blow-By zu suchen.

Als nächstes geht der Entwurf zum Engineering und zur virtuellen Umgebung über. Ingenieure und Designer arbeiten zusammen, um den Kolben in einer CAD-Software zu modellieren. Zu diesem Zeitpunkt werden Änderungen am Kolbenmodell vorgenommen, um dessen Leistung zu verbessern.

Sobald die Technik ihre Aktualisierungen am Kolben vorgenommen hat, beginnt sie virtuell mit dem Validierungsprozess, indem sie die Finite-Elemente-Analyse (FEA) nutzt. Mit FEA kann das Ingenieurteam simulieren, wie das neue Design auf die thermischen und mechanischen Belastungen reagiert, denen es im Motor ausgesetzt ist.

Die Entwurfs- und Simulationsteile des Entwicklungsprozesses sind iterativer Natur. Das Ingenieurteam lernt nach jeder Simulation etwas Neues und aktualisiert sein Design entsprechend. Der Höhepunkt aller iterativen Änderungen ist das, was in einen physischen Prototyp für Motortests umgewandelt wird.

Zwischen FEA und Motortests liegt der immer entscheidende Schritt der Prototypenerstellung des neuen Kolbendesigns und der Montage des Testmotors. Der Prototypkolben wird genau so geschmiedet und bearbeitet, wie die Produktionseinheiten sein werden. Diese Arbeit ist unerlässlich und wird immer intern von erfahrenen Teammitgliedern erledigt.

Für das KTM-Programm verwendete Wiseco den Motor seines 2020 KTM 450 SX-F Dirtbikes. Nachdem die Basisdaten aus den OEM-Konfigurationstests auf dem hauseigenen Leistungsprüfstand bereits abgeschlossen waren, baute ein äußerst erfahrener und sorgfältiger Techniker sorgfältig den Testmotor mit dem Prototypkolben zusammen. Der Techniker dokumentierte alle Aspekte des Motoraufbaus, sodass sie nach Abschluss der Tests und der Zerlegung des Motors zur Bewertung als Referenz dienen konnten. Am wichtigsten ist, dass der Testmotor und der neue Kolben einer Reihe statischer Kontrollen unterzogen wurden, um die Laufspiele im Motor noch einmal zu überprüfen und sicherzustellen, dass sie optimal waren.

Zum Auftakt der Motortests baute das Wiseco-Team seinen SuperFlow-Wasserbrems-Motorprüfstand auf. Die Testzelle ist für die Erfassung großer Datenmengen konfiguriert, da die reine Leistung und das Drehmoment nicht die einzigen entscheidenden Faktoren für die Entscheidung sind, ob ein Test bestanden wird oder nicht. Neben einer Handvoll anderer Parameter werden Wassertemperatur, Öltemperatur und Blow-by überwacht. Beim Testen und Entwickeln von Kolben kann die Wasser- und Öltemperatur Aufschluss über die Leistung des Kolbens im Motor geben. Beispielsweise kann ein Anstieg der Wassertemperatur auf einen übermäßigen Kontakt zwischen Kolbenschaft und Zylinderwand oder auf eine abnormale Passung hinweisen.

Ebenso kann die Öltemperatur ansteigen, wenn die Wärmeübertragung durch den Kolben zu den Ringen und nach außen zur Laufbuchse nicht optimal ist. Die Öltemperaturen können auch in die Höhe schnellen, wenn es Probleme mit der Passung des Kolbenbolzens oder der Kolbenbolzenbuchse gibt. Die Messung des Blow-By über den Kurbelgehäusedruck liefert wichtige Erkenntnisse darüber, wie gut die Kolbenringe abdichten.

Das Wiseco-Team begrüßt das neue Kolbendesign auf der Welt, indem es eine Reihe immer anspruchsvollerer Leistungs- und Haltbarkeitstests durchführt. Die Tests zeigen einige der schlimmsten Bedingungen, die man sich für einen Kolben vorstellen kann, und ermöglichen es ihm zu beweisen, dass er den brutalen Misshandlungen standhält, denen Kunden ihm ausgesetzt sind. Im Fall ihres neuen KTM-Kolbens hat er von Anfang an eine außergewöhnlich gute Leistung erbracht und getestet.

Nachdem alle Motortests durchgeführt wurden, arbeiten Ingenieure, Qualitätsprüfer und Techniker zusammen, um den Zustand des getesteten Kolbens zu beurteilen. Wiseco-Ingenieur Ryan Nau sagt: „Wir messen die wichtigsten Merkmale vor und nach dem Test, nämlich den Hauptaußendurchmesser, den Durchmesser des Kolbenbolzenlochs, die Ringnuten und die Stege. Eine visuelle Inspektion ist an diesem Punkt sehr wichtig. Wir wollen das Teil.“ Unser Ziel ist es, dass es so aussieht, als wäre es nie gefahren worden, sodass auf keiner der Oberflächen Abnutzungserscheinungen oder starke Abnutzung auftreten. Außerdem stellen wir sicher, dass das Zusammenspiel mit allen passenden Komponenten, einschließlich der Ringe, Stifte und Sicherungsringe, funktionell und optisch kompatibel ist ."

Nach der Überprüfung der Kolbenmantelgeometrie des getesteten Kolbens entschied sich Wiseco für eine geringfügige Verfeinerung der Kolbenmantelform und des Spiels und für einen erneuten Test. Ryan erläuterte die Feinheiten der subtilen Änderung und erklärte: „Dies geht auf unsere umfangreiche Erfahrung mit Kolbenformen und deren Wechselwirkung mit dem Zylinder in einem laufenden Motor zurück. Der Wechsel zwischen dem ersten und dem zweiten Design war eine Anpassung an die Ovalität von.“ Das Teil. Wir konnten uns die leichten Kontaktspuren beim ersten Test genau ansehen und eine Korrektur vornehmen, um diesen Kontakt beim zweiten Prototyp zu beseitigen. Diese kleine Änderung wurde beim ersten Versuch erfolgreich getestet.“ In Bezug auf die Kolbenkonstruktion bezieht sich die Ovalität des Kolbens auf seine Umfangsform in bestimmten Höhen von der Oberseite des Kolbens bis hinunter zur Unterseite des Schafts. Daher wirken sich Anpassungen der Ovalität des Kolbens direkt darauf aus, wie gut er in die Zylinderbohrung passt.

Nachdem ein neuer Kolben alle Tests durchlaufen hat, überprüft Wiseco seine Leistung, bereitet die Herstellung vor und bringt ihn auf den Markt. Wiseco setzt hohe Maßstäbe für die Einführung eines neuen Produkts und vergleicht die Leistung der neuen Kolben mit gut entwickelten internen Standards. Sind alle Kriterien erfüllt, geht der Kolben in die Produktion.

Erfolgreiche Ingenieurbüros wissen, dass Motorprüfstand und reale Leistung nicht immer übereinstimmen. Auch Dyno-Tests sind nicht immer gleichbedeutend mit einem erfolgreichen Produkt, daher müssen reale Tests Teil des Entwicklungsprogramms sein. Wiseco geht die Tests in der Praxis sehr ernst und stattet seine gesponserten Teams und Fahrer mit neuen Kolben zum Testen aus. Abhängig von der Fahrdisziplin können sich die Testkolben zwischen 8 und 30 Stunden harter Laufzeit ansammeln, bevor die Teams mit ihren anstrengenden Wartungsplänen fortfahren, um ihre Motoren in Top-Zustand zu halten. Kolben werden in Maschinen betrieben, die an zahlreichen Rennsportarten teilnehmen, darunter auch professionelle Motocross-Rennen an der gesamten Westküste auf Strecken wie Glen Helen. Auch Supercross- und Arenacross-Teams haben die Kolben aktiv gefahren, darunter eines, das 2023 am AMA Supercross teilnehmen wird. Feldtests beschränken sich nicht nur auf Rennanwendungen. Wiseco beliefert ausgewählte Offroad- und Dual-Sport-Fahrer mit Kolben, von denen einige immer noch Stunden mit ihren Original-Testkolben verbringen.

Wie alle Wiseco-Kolben werden diese neu gestalteten KTM-Kolben zu 100 % in der Wiseco-Produktionsstätte in Ohio hergestellt. Alle Kolben, die Wiseco in seinem Werk herstellt, werden prozessbegleitenden und Endkontrollen unterzogen. Jeder Kolben durchläuft zahlreiche Bearbeitungsvorgänge, um ihn vom Schmiedeteil zum fertigen Teil zu verwandeln. Während der Kolben bearbeitet wird, führt jeder Maschinenbediener eine Reihe spezifischer Kontrollen durch, um sicherzustellen, dass der Bearbeitungsprozess ordnungsgemäß abläuft. Dies sind ihre prozessbegleitenden Prüfungen.

Endkontrollen finden statt, wenn der Kolben vollständig fertiggestellt und versandbereit ist. Bevor die Kolben von der Fertigungsumgebung in den Verpackungsbereich gebracht werden, werden die Kolben einer Reihe von Untersuchungen unterzogen, um zu überprüfen, ob der gesamte Bearbeitungsprozess korrekt abgeschlossen wurde.

Wiseco ist einzigartig, weil das Unternehmen alle Aspekte des Kolbendesigns, der Schmiede-, Bearbeitungs- und Beschichtungsprozesse kontrolliert. Dies ermöglicht ihnen die vollständige Kontrolle von Anfang bis Ende und bietet ihren Kunden ein Qualitätsniveau, mit dem viele ihrer Konkurrenten nicht mithalten können.

Die proprietäre ArmorGlide-Schürzenbeschichtung von Wiseco reduziert gleichzeitig die Betriebsreibung und minimiert den Verschleiß.

Erhältlich für neuere KTM-, Husqvarna- und GASGAS 350- und 450-cm³-Viertaktmodelle mit Standard- und erhöhtem Verdichtungsverhältnis. Vollständige Bewerbungsliste unten.

Während führende OEMs ihre Designs weiter vorantreiben und die Powersport-Branche vorantreiben, wird Wiseco weiterhin Wege finden, diese Designs zu verbessern und die Messlatte noch höher zu legen. Ein tiefer Einblick in das Design und die Entwicklung der neuen 350- und 450-cm³-Kolben von Wiseco für KTM-, Gas-Gas- und Husqvarna-Modelle zeigt beispielhaft, wie ihr Team zusammenarbeitet, um zu identifizieren, zusammenzuarbeiten und umzusetzen, wann immer sie einen Weg finden, ein Design zu verbessern, sei es ihr eigenes oder ein OEM-Design. Es besteht kein Zweifel, dass der Prozess der Markteinführung eines neuen Kolbendesigns kompliziert und voller technischer Herausforderungen ist. Bei perfekter Umsetzung sind die resultierenden Produkte jedoch bahnbrechend.

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