Sein halbes Ingenieursleben hat der 62-jährige Audi-Ingenieur Horst Lindner wenigen Quadratzentimetern gewidmet, nämlich der Blechoberfläche der Zylinderlaufbahn. Und am Schluss war er erfolgreich: Um ein Haar hätte es sogar zum Oscar der Ingenieure gereicht. Am 11. November wurde der Zukunftspreis des Bundespräsidenten vergeben. 250000 Euro plus Vorbild für die Jugend. Den Preis bekam zwar ein anderes Forscherteam für sein "Labor auf dem Mikrochip". Doch das schmälert die Leistung von Lindners Team keineswegs. Denn erstens kam es in der Endausscheidung unter die letzten vier. Zweitens befasst es sich mit einer unvergleichbar anderen Technik – mit den infernalischen Vorgängen im Zylinder eines Verbrennungsmotors. Drittens hat die Erfindung bereits ihre stille Krönung erfahren, sie läuft schon in Serie (im neuen 3.0-TDI-Dieselmotor).

Lindner entwickelte gemeinsam mit Robert Queitsch von der Fachhochschule Amberg-Weiden und dem inzwischen verstorbenen Hans W. Bergmann von der Universität Bayreuth ein Verschleiß und Ölverbrauch reduzierendes Bearbeitungsverfahren. Es ist Anfang des Jahres bei Audi in die Serienproduktion eingegangen und wird allem Anschein nach bald Stand der Technik sein. Lindners Idee lautet, salopp gesagt: Ich verbrutzele die Zylinderlaufbahn mit einem Hochleistungslaser und erziele dadurch wundersame Ergebnisse in Hülle und Fülle. Und meinen Arbeitgeber kostet das Ganze keinen Cent mehr!

Autos wirken heute wie coole High-Tech-Produkte, scheinen nur noch aus Elektronik, schnellen Rechnern und Design zu bestehen. Doch tief im Inneren des Motors, in den Brennkammern namens Zylinder, herrschen immer noch jene höllisch heißen Zustände, die Verbrennungsmotoren kennzeichnen: Explosionen, Qualm, Gestank, Dreck. Mehrere tausend Mal in der Minute bricht im Zylinder das Inferno los, jagen Kolben vor der Druckwelle davon, flitzen Kolbenringe über die Zylinderwand mit dem Ziel, Brennstoff und Schmierstoff möglichst gut auseinander zu halten.

Das gelingt mehr schlecht als recht. Die Kolbenringe, die das Schmieröl von der Zylinderwand abstreifen und den Überdruck im Brennraum halten sollen, sind nicht wirklich dicht. Daher gelangt Sprit ins Schmiermittel und verdünnt dieses. Und Öl gerät in die Brennkammer, mit üblen Folgen, besonders bei älteren Motoren. Denn das Öl wird mitverbrannt. Dadurch geht nicht nur Öl verloren, sondern durch die Verbrennung geraten auch schädliche Kohlenwasserstoffe ins Abgas. Der Katalysator wird vergiftet. Und die Verbrennungsrückstände des Öls bilden Kristallisationskeime für Rußpartikel, die ebenfalls im Abgas höchst unerwünscht sind. Denn die künftige strenge Euro-5-Norm für Pkw-Motoren dräut, die eine Reduktion der Partikelmasse um 90 Prozent vorschreibt.

Die Zwickmühle lautet: Einerseits führt eine ölige Zylinderwand im Brennraum zur Ölverbrennung. Andererseits muss die Zylinderwand geschmiert werden, da sich sonst Kolben und Wand zu innig reiben und schließlich zum Fressen gern haben (Kolbenfresser). Stand der Technik ist bis heute das so genannte Honen. Ein Werkzeug fährt in den halbfertigen Rohzylinder, schleift ihn glatt und kratzt dabei Furchen ins Metall, sodass die Oberfläche schließlich aussieht wie ein frisch gepflügtes Feld. In den Furchen sammelt sich später das Schmieröl. Zu viel Öl, wie alle Motorenhersteller wissen. Das Thema drängt auch deshalb, weil moderne Motoren mit immer höheren Verbrennungsdrücken arbeiten. Der Diesel steht an der Schwelle zu 200 Bar, zunehmend wirken die Honfurchen wie Bachbetten.

Lindner und seine Kollegen untersuchten das Honen genauer und machten verblüffende Entdeckungen: Das Zylindermaterial Grauguss (bei Dieselmotoren) hat "von Natur aus" kleine Grafiteinschlüsse, die wie Regenwürmer im Material liegen. Durch das Honen aber werden die Einschlüsse zugeschmiert. Dabei wären sie von der Größe und Anordnung her ideale winzige Ölreservoire. Jahrzehntelang suchte Lindner nun nach einer Methode, die einige Mikrometer dicke Schmierschicht abzutragen. Ein UV-Laser mit ultrakurzen, aber sehr energiereichen Pulsen (40 Megawatt) erwies sich schließlich als das Mittel der Wahl. Ein Puls – die oberste Metallschicht verdampft, die Oberfläche erstarrt, und die Wurmlöcher liegen frei.

Als Lindner die wieder erstarrte Oberfläche genauer untersuchte, staunte er noch mehr: Nebenbei, quasi als Geschenk, hatte diese Schicht ganz neue Qualitäten gewonnen. Sie war plötzlich nicht nur hochfest geworden und besaß auf einmal keramische Eigenschaften. Sie entpuppte sich gleichzeitig auch noch als elastisch, also einerseits widerständiger gegen Verschleiß, andererseits anpassungsfähig. Für den Autofahrer bedeutet das unter anderem: Der Motor muss nicht mehr unter Ölverlusten "eingefahren" werden, die Bauteile haben sich nicht mehr unter Reiben und Knirschen aneinander anzupassen. Weniger Verschleiß heißt auch weniger Reibung, also geringerer Spritverbrauch (zwei bis drei Prozent, sagt Lindner).

Untersuchungen auf dem Motorenprüfstand ergaben auch sonst durchweg erfreuliche Resultate für die laserbelichteten Zylinder: Der Verschleiß von Laufbahn und Kolbenringen verringerte sich um 23 bis 89 Prozent. Und während konventionell gehonte Motoren sich bei einer Laufzeit von 800 Stunden zwischen 20 und 50 Gramm Öl pro Stunde gönnten (mit starkem Durst am Anfang und ab 400 Stunden), lag der Bestwert eines gelaserten Motors stabil bei 9 Gramm stündlich, und zwar mehr als 820 Stunden lang. Ins Autofahrerdeutsch übersetzt: Unter härtesten Prüfstandbedingungen muss man in den alten Motor teilweise schon nach 1900 Kilometern, in den neuen erst nach 10000 Kilometern einen Liter Öl nachkippen.