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Die Freikolbenmaschine kombiniert eine Wärmekraftmaschine mit innerer oder äußerer Wärmezufuhr und eine Arbeitsmaschine (Pumpe, Verdichter, Generator). Charakteristisch ist die direkte triebwerklose Übertragung der zyklischen Bewegung des Kolbens der Wärmekraftmaschine auf den Arbeitsteil; dadurch entfallen jegliche mechanische Triebwerke wie zum Beispiel ein Kurbeltrieb. Die Leistung wird nicht auf mechanischem Weg abgegeben. Freikolbenmotoren arbeiten in der Regel als Zweitakter (innere Verbrennung), es gibt aber auch Freikolbenstirlingmaschinen[1] (äußere Wärmezufuhr, nicht zwingend Verbrennung).
Freikolbenmaschinen lassen sich einfach (wenig bewegte Teile) und kompakt bauen und haben ein niedriges Leistungsgewicht.
Derartige Maschinen wurden unter anderem von Junkers (etwa 1926), SIGMA (Pescara) (1934) und Sulzer (1942) in Serie gefertigt.