Metall überflüssig - Auch oberer Querverbund ausschließlich aus Kunststoff
Besonderheit des Strukturbauteils ist, dass im Vergleich zu den wenigen Vollkunststoff-Frontendträgern, die es bisher überhaupt gibt, auch der bis zu den Kotflügelbänken reichende obere Querverbund des Bauteils vollständig ohne verstärkende Metallbleche a
Frontendträger komplett aus hochverstärktem Polyamid:
13.03.2013 / LANXESS. Auch Pkw-Frontendträger lassen sich inzwischen als reine Kunststoffbauteile konstruieren. Das zeigt der neue Skoda Octavia. Sein Frontendträger besteht aus dem mit 60 Prozent Glasfasern hochverstärkten Polyamid 6 Durethan DP BKV 60 H2.0 EF von LANXESS. Besonderheit des Strukturbauteils ist, dass im Vergleich zu den wenigen Vollkunststoff-Frontendträgern, die es bisher überhaupt gibt, auch der bis zu den Kotflügelbänken reichende obere Querverbund des Bauteils vollständig ohne verstärkende Metallbleche auskommt. „Das ist der extrem hohen Steifigkeit und Festigkeit unseres Hightech-Polyamids zu verdanken. Es ermöglicht eine filigrane, dünnwandige Konstruktion des Trägers“, so Boris Koch, Experte für Strukturbauteile bei LANXESS. Entwickelt hat das Leichtbauteil die Faurecia Kunststoffe Automobilsysteme GmbH, Ingolstadt.
Einfacher, wirtschaftlicher Fertigungsprozess
Ziel von Faurecia war, den Fertigungsprozess für den Frontend-Träger zu vereinfachen. „Wir wollten ein reines Kunststoffteil verwirklichen, um mit nur einem Spritzgießwerkzeug auszukommen und das aufwändige Handling und Umformen von Blechen vermeiden zu können“, so Pascal Joly-Pottuz, Entwicklungsleiter für das Trägerbauteil bei Faurecia. Große Herausforderung war dabei, die hohen Anforderungen an die Steifigkeit zu erfüllen – u. a. im Bereich des Kühlerlagers und des Haubenschlosses, auf die sehr hohe Kräfte wirken. „Die gegenüber Standard-Polyamiden mit 30 oder 40 Prozent Glasfaserverstärkung gewichtspezifisch deutlich höhere Steifigkeit unseres hochgefüllten Werkstoffs sorgt dafür, dass das Bauteil für die hohen Belastungen ausreichend steif ist“, erklärte Koch. So hat das Polyamid 6 im konditionierten Zustand bei Raumtemperatur einen E-Modul von 13.100 MPa (ISO 527-1,-2).
Besonders „knifflig“ war die Auslegung des Querverbundes im Übergang zu den Kotflügelbänken. Für diesen Bereich, in den Aufnahmen für die Scheinwerfer und Haubenpuffer integriert sind, ist nur ein sehr kleiner Bauraum vorhanden, was eine sehr filigrane, aber dennoch hochbelastbare Konstruktion notwendig macht. „Dank der hohen Steifigkeit und Festigkeit unseres Materials erfüllen die Aufnahmen für die Scheinwerfer und Haubenpuffer dennoch alle Anforderungen“, so Koch.
Dünne Wanddicken, geringes Bauteilgewicht
Obwohl das Polyamid wegen seines hohen Glasfaseranteils eine deutlich höhere Dichte hat, fällt das Bauteil leicht aus. „Gegenüber einem von uns virtuell zum Vergleich entwickelten Träger aus einem Standard-Polyamid 6 mit 30 Prozent Glasfasergehalt ist es um rund 1,2 Kilogramm und damit um 25 Prozent leichter“, so Koch. Grund dafür sind wiederum die deutlich besseren mechanischen Eigenschaften, aber auch das gute Fließverhalten des Werkstoffs, das sehr dünne Wanddicken ermöglicht. So gelang es, die Wanddicken in weniger belasteten Bereichen auf bis zu 1,8 Millimeter zu reduzieren.
Hohe Oberflächenqualität
Neben den Aufnahmen für die Scheinwerfer sind in den Frontendträger per Spritzguss u. a. auch Aufnahmen für den Kühler, das Schloss, den Diebstahlschutz und die Luftführung integriert. Zudem wird das Bauteil direkt mit einer Dekorabdeckung versehen, so dass deren separate Montage entfällt. „Die Abdeckung konnte trotz des hohen Glasfasergehaltes unseres Materials fein genarbt und damit optisch ansprechend gestaltet werden“, so Koch.
HiAnt – umfangreicher Kundenservice
LANXESS hat die Entwicklung des Frontendträgers mit zahlreichen HiAnt Serviceleistungen unterstützt. Dazu zählten u. a. Hilfe bei der Strukturentwicklung, mechanische FEM-Berechnungen sowie rheologische Berechnungen zur Verzugs- und Schwindungsminimierung und Werkzeugfüllung. Weiterhin gaben Experten von LANXESS Ratschläge zur Wahl des Angusssystems, optimierten die Wanddicken und halfen beim Anlauf der Serienfertigung.
Ausblick – weitere Strukturbauteile rein aus Polyamid
Nach den guten Erfahrungen mit dem Frontendträger des Octavia geht LANXESS davon aus, dass auch andere Strukturbauteile für das Automobil metallfrei als reine Polyamid-Teile umgesetzt werden können. „Wir denken beispielsweise an Träger der Batterie oder der Elektronikkomponenten für Elektro- und Hybridfahrzeuge“, so Koch.
