Erster Industrie-Verbund für Spritzguss-Kunststoffbauteile mit Stahlseil-Verstärkung
Die Verstärkung mit Stahlseilgeweben sorgt auch bei hohen Aufprallenergien für den Zusammenhalt eines belasteten Bauteils im Crash-Fall. Das Spritzgießen ist das effizienteste Kunststoffverarbeitungsverfahren für die Großserie. (Foto: BASF)
Drahtseilakt
21.03.2012 / BASF. Zusammen mit den Kooperationspartnern Bekaert (Belgien) und voestalpine Plastics Solutions (Niederlande) arbeitet die BASF seit Kurzem an der Entwicklung von thermoplastischen Kunststoffbauteilen, die mit Einlegern aus Stahlseilen verstärkt sind und sich im Spritzguss herstellen lassen. Die drei Unternehmen wollen diese neue EASI-Technologie gemeinsam mit Partnern in der Automobilindustrie einsetzen und weiterentwickeln. Die Abkürzung EASI steht für Energie, Absorption, Sicherheit und Integrität.
Im Gegensatz zu den bekannten Formen der Bauteilverstärkung mit endlosfaserverstärkten thermoplastischen Laminaten (Organoblechen) oder anderen Carbon- oder Glasfasergeweben sorgt der Stahlseileinleger vor allem für den Erhalt der Bauteilfunktion beim Crash. Damit eröffnet sich eine ganz neue Leistungsklasse.
Neues Konzept mit Stahlseil
Seit 2010 beschäftigen sich Bekaert, voestalpine Plastics Solutions und BASF mit der Stahlseilverstärkung in spritzgegossenen Bauteilen. Das erste Serienbauteil der Vorläufertechnologie in Presstechnik basiert auf GMT (glasmatten-verstärktem Thermoplast) und erhielt 2008 den AVK Innovation Award. Zusammen konzentrieren sich die drei Unternehmen nun auf den klassischen Spritzguss von Bauteilen mit Stahlseilverstärkung.
Bekaert bringt dabei die Expertise für die Herstellung der Stahlseilgewebe in die Kooperation ein, während voestalpine Plastics Solutions für die Verarbeitungstechnologie und die Bauteilfertigung verantwortlich ist. Die BASF entwickelt einerseits ihre crash-optimierten kurz- oder langfaserverstärkten Polyamidspezialitäten aus dem Ultramid®-Sortiment für die Kombination mit Stahlseil-Einlegern weiter. Andererseits arbeitet das Unternehmen am Ausbau der dazugehörigen Vorhersage-Expertise und erweitert sein Simulationswerkzeug Ultrasim® um Abbildungsmethoden und Materialmodelle für die neuen Composite-Materialien. Durch Polyamid als Matrixkunststoff sind nicht nur Anbauteile sondern als neues Einsatzgebiet auch KTL-fähige Komponenten der Rohkarosse zugänglich.
Spritzguss und Stahlseilverstärkung.
Die Stahlseilverstärkung des EASI-Konzepts sorgt dafür, dass ein Kunststoffbauteil seine strukturelle Integrität behält. EASI-Bauteile können zwar bei einer Crash-Beanspruchung eventuell beschädigt werden, sind aber dennoch in der Lage, Energie zu absorbieren und sie weiterzuleiten. Das ist eine entscheidende Innovation im Vergleich zu Kunststoffbauteilen mit herkömmlicher Verstärkung, die beim Versagen meist mit Bruch reagieren. Das Material ist daher für Bereiche prädestiniert, die zur Energieabsorption und zur harmonischen Verteilung von Crashenergie dienen.(siehe Video: www.plasticsportal.eu/ultramid-steelcord). Das erzielte Leistungsniveau ist mit Verstärkungstechnologien anderer Art nicht zu erreichen. Fahrzeugbauteile, in denen diese Eigenschaften ausgespielt werden können, sind strukturrelevante Anbauteile wie Stoßfängerquerträger oder Frontends sowie Komponenten im Rohbau (BIW: body in white).
Das Spritzgießen von Thermoplasten wie Ultramid erlaubt die einfache Herstellung auch komplexer Formen und ist als etabliertes Kunststoffverarbeitungsverfahren für die Serienfertigung hoch automatisiert. Die Kombination von Polyamid-Spritzguss und Stahlseilverstärkung ist daher nach Meinung der drei Unternehmen der optimale Zugang zu speziell solchen Bauteilen, die ihre tragende Funktion und ihre Strukturintegrität für die Weiterleitung von Kräften im Crash behalten müssen.
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