Leichter und kostengünstiger
Der Ansaugkrümmer für die 1,4 und 1,6-Liter Motoren von VW ist nach dem Materialwechsel von PA-GF auf PP-GF um 15 % leichter und 20 % kostengünstiger (Foto: Borealis AG).
Ansaugkrümmer aus PP
Bislang ist das Kunststoffmaterial der Wahl für Luftansaugkrümmer im Fahrzeugbau glasfaserverstärktes Polyamid (PA), meist PA66-GF35 oder PA6-GF30. Der andauernde Kostendruck und die ständig steigenden Anforderungen lassen die Hersteller jedoch beharrlich nach Alternativen Ausschau halten. Die Borealis AG, A-Wien stellt deshalb mit Xmod™GB306SAF ein glasfaserverstärktes Polypropylen (PP) speziell für Ansaugkrümmer und andere technische Komponenten, die hohen Temperaturen und Belastungen ausgesetzt sind, zur Verfügung. Als erster Automobilhersteller setzt nun VW das Material in der Serie bei der Produktion ihrer Ansaugkrümmer der 1,4 und 1,6-Liter Motoren ein. Das Gewicht der Krümmer konnte um 15 % und die Kosten um 20 % reduziert werden.
Hohe Dichte und Einfluss der Umgebungsfeuchtigkeit
Glasfaserverstärkte Polyamide weisen mit ca. 1,4 g/cm3 eine relativ hohe Dichte auf. Zudem ist das Eigenschaftsniveau dieser Materialgruppe feuchteabhängig. Bei Bauteilkonstruktionen wird dies durch entsprechende Sicherheitsreserven – sprich eine Überdimensionierung – kompensiert. Die hohe Materialdichte des Polyamids und die Auslegung mit einem Sicherheitsfaktor führen so insgesamt zu relativ schweren Produkten.
Anforderungen Ansaugkrümmer
Neben der im Fahrzeugbereich geforderten Gewichtsreduzierung stehen im Pflichtenheft bei der Entwicklung eines Ansaugkrümmers eine Langzeit-Hitze- und Chemikalienbeständigkeit und Betriebstemperaturzyklen zwischen -40°C und 120°C mit einer Höchsttemperatur von 140°C. Eine weitere wichtige Materialanforderung ist eine gute Vibrationsbeständigkeit bei hoher Beanspruchung. Aber auch gute akustische Eigenschaften stehen im Focus heutiger Entwicklungen.
PP mit hohem Potenzial
Mit Xmod™ GB306SAF, ein chemisch gekoppeltes, hoch leistungsfähiges, glasfaserverstärktes PP-Compound für den Spritzguss, stellt Borealis ein Material bereit, das diese Anforderungen erfüllt. Dank der geringeren Dichte des Materials von 1,18 g/cm3 reduziert sich das Bauteilgewicht auf rund 2 kg. Damit wiegen die Ansaugkrümmer aus PP etwa 15 % weniger als vergleichbare Teile aus PA. Das Material verfügt über ein ausgewogenes Verhältnis von Schlagzähigkeit und Steifigkeit. Es besitzt einen E-Modul von 9.000 MPa und eine Zugfestigkeit von 118 MPa. Die Charpy-Kerbschlagzähigkeit wird mit 12 kJ/m2 angegeben. Zudem lässt sich das Material einfach verarbeiten und die Eigenschaften ändern sich in unterschiedlich feuchter Umgebung nicht. Trotz der Materialersparnis zeigen die Krümmer aus PP mit einem um 5 dB niedrigeren Betriebsgeräusch gute akustische Eigenschaften. Auch die benötigten Verarbeitungstemperaturen liegen niedriger, was den Verschleiß der Ausrüstung und den Energieaufwand bei der Fertigung minimiert.
