Gangwahlhebel aus dem KOSTAL Lenksäulenmodul. Material: Grivory GVX-65H (Foto: EMS-GRIVORY)
Automobilbau: Metallersatz durch Grivory GVX
17.11.2011 / EMS_Grivory. Der Automobilbau erfordert immer häufiger faserverstärkte Kunststoffe, die neben einer hohen Dimensionsstabilität, eine hohe Quersteifigkeit und Festigkeit bei einfacher Verarbeitbarkeit besitzen. Dieses Anforderungsprofil erfüllt Grivory GVX und deshalb ist es prädestiniert für den Ersatz von klassischen Metallanwendungen.
Für den Automobilkonstrukteur ist Grivory GVX ein besonders zuverlässiges Produkt. Die für Polyamide typische Wasseraufnahme tritt bei diesem teilkristallinen, partiell aromatischen Material in nur sehr geringem Mass auf. Im konditionierten Zustand verringert sich daher die Steifigkeit, in Abhängigkeit vom Verstärkungsgrad, nur um rund 5% oder weniger. Durch die erheblich verbesserte Faser-Matrix-Anbindung wurde die Quersteifigkeit bei Grivory GVX gegenüber einem vergleichbaren Produkt um 26% erhöht. Der Gewinn an isotropen Eigenschaften rückt den Metallersatz, insbesondere von Leichtmetallen, in eine neue Dimension.
Des Weiteren ist es mit Grivory GVX gelungen, den Verzug um mehr als 50% zu reduzieren. Dies belegen aktuelle Ergebnisse, nicht nur aus Moldflow-Simulationen, sondern auch aus Messreihen an Prüfkörpern und Praxisteilen. Ein weiterer Meilenstein bei der Spritzgussverarbeitung ist, dass beispielsweise ein Material mit einem Faserverstärkungsgrad von 60% die gleiche Fliessfähigkeit besitzt, wie ein mit 50% glasfaserverstärktes Material. Dies erlaubt einen sehr flexiblen Einsatz und es müssen keine Abstriche bei dem E-Modul (bis 28 GPa) sowie der Bruchfestigkeit (bis 300 MPa) gemacht werden. In Kombination mit einem kunststoffgerechten Bauteildesign können somit Festigkeiten erreicht werden, die ebenbürtig zu Bauteilen aus Leichtmetallen sind.
Seit der Markteinführung von Grivory GVX im Jahr 2008 haben sich für dessen Einsatz im Automobilbau zwei interessante Anwendungsbereiche gebildet.
In dem ersten Bereich wird Grivory GVX-5H mit 50% Glasfaserverstärkung verwendet. Durch die deutlich verbesserte Quersteifigkeit und den reduzierten Verzug werden beispielsweise Anwendungen im Fahrzeuginterieur wie Funktionsträger, Gehäuse und Cupholder realisiert. Die Firma fischer automotive systems produziert in Serie die Arme und einen Blendenträger des Cupholders für das Fahrzeug Porsche Panamera. Bei diesem Bauteil treten besonders quer zur Faser hohe Kräfte auf. Diese können sehr gut von Grivory GVX durch seine ausgezeichnete Faser-Matrix-Anbindung aufgenommen werden.
In dem zweiten Bereich wird die beeindruckende Fähigkeit genutzt, dass auch Verstärkungsgrade für höchste Festigkeiten noch leicht verarbeitbar sind. Häufig wird hier Grivory GVX-65H mit 65% Glasfaserverstärkung eingesetzt. Ein Paradebeispiel ist der Gangwahlhebel für Automatikgetriebe, gefertigt von der Firma Leopold Kostal. Ähnliche Bauteile existieren derzeit zumeist nur in Zink-Druckguss. Der Gangwahlhebel muss auf Betätigungskräfte von bis zu 250 N in vier Richtungen ausgelegt sein. Im Crashfall muss dieser bei maximal 380 N definiert in einem unkritischen Bereich brechen, um Verletzungen der Fahrzeuginsassen vorzubeugen. Des Weiteren muss der Gangwahlhebel sehr steif sein, um ein präzises Schalten zu ermöglichen. Zusätzlich müssen für dieses Sichtbauteil auch höchste Oberflächenanforderungen (Class-A) erfüllt werden. All dies kann mit einem Polyamid 6 GF50 nicht erreicht werden. Durch die Kooperation der Firmen Leopold Kostal und EMS-GRIVORY konnte der Gangwahlhebel durch verschiedene Moldflow- und Finite-Elemente-Analysen optimiert werden und zusammen mit dem Einsatz von Grivory GVX-65H wurde die Serienumsetzung des Projektes möglich. Das Material für den erfolgreichen Metallersatz: Grivory GVX.
