Neuere Konstruktionen von Ölwannenmodulen setzen anstelle von Polyamid 6.6 auf das vergleichbar hochwertige, aber deutlich Ölwannenmodul für die neuen Sechszylinder-Boxermotoren des Porsche 911 Carrera. (Foto: LANXESS)
LANXESS-Polyamid 6 für Motorölwanne eines Sechszylinder-Boxermotors
28.06.2016 / LANXESS. In der Fertigung von Motorölwannen schreitet die Substitution von Metallen wie Aluminium durch Kunststoff voran. Dabei kam bisher aus historischen Gründen überwiegend Polyamid 6.6 zum Einsatz. Neuere Konstruktionen setzen dagegen auf das bei vergleichbar hochwertigem Eigenschaftsprofil deutlich preiswertere Polyamid 6. Jüngstes Beispiel dafür ist das aus Durethan von LANXESS gefertigte Ölwannenmodul für die neuen Sechszylinder-Boxermotoren des Porsche 911 Carrera. „Das Bauteil erfüllt in puncto Funktionsintegration, Leichtbau und wirtschaftlicher Fertigung vollständig die spezifischen Anforderungen, die an die neue Motorengeneration gestellt werden“, erklärt Jorge Soares, Projektleiter für das hochkomplexe Bauteil bei der POLYTEC PLASTICS Germany GmbH & Co KG mit Sitz in Lohne. Das Ölwannenmodul wurde in enger Kooperation von POLYTEC und Porsche entwickelt.
Materialdaten für Entwicklungspartner
LANXESS hat in einer Studie für Porsche nachgewiesen, dass Motorölwannen grundsätzlich aus Polyamid 6 machbar sind. Teil der Untersuchungen waren Langzeittests zur Beständigkeit des Thermoplasten unter anderem gegenüber neuem und gebrauchtem Motoröl. Die Prüfkörperlagerungen erstreckten sich über 3.000 Stunden bei 150 °C und erfolgten unter anderem mit hochverstärkten, hydrolysestabilisierten, leichtfließenden sowie hochtemperaturstabilisierten Produktvarianten. „Die Testergebnisse zeigen, dass sich das Alterungsverhalten von wärmestabilisiertem Polyamid 6 hinsichtlich Zugfestigkeit, E-Modul, Bruchdehnung und Schlagzähigkeit nur marginal von wärmestabilisiertem Polyamid 6.6 unterscheidet. Entsprechend optimierte Polyamid 6-Compounds sind daher hervorragend für motorölführende Komponenten geeignet“, so Christof Boden, Experte für Motorraumanwendungen bei LANXESS. Der Spezialchemie-Konzern stellt die Testergebnisse – wie auch andere Materialdaten – Entwicklungspartnern im Rahmen von gemeinsamen Projekten zur Verfügung. Darüber hinaus werden Kunden im Rahmen des Kundenservices HiAnt auf allen Stufen der Entwicklung einer Ölwanne unterstützt. In dieser Kompetenzmarke ist das umfangreiche Material-, Berechnungs- und Verfahrens-Know-how zusammengefasst, mit dem HPM seinen Kunden über alle Stufen einer Bauteilentwicklung hinweg hilft. Zu den Leistungen zählen etwa die Simulation der Werkzeugfüllung mit Verzugsberechnung, die Simulation von Steinschlag und Dichtlast sowie Bauteilprüfungen zum Beispiel hinsichtlich Dichtspaltaufweitung und Steinschlag.
Stark vereinfachte Herstellung und Montage
Die Motorölwanne für den Porsche 911 Carrera besteht aus einem Ober- und Unterteil aus dem mit 30 Prozent Glasfasern verstärkten Durethan BKV 30 H2.0 von LANXESS. Das Oberteil wird mit einem Leitungsträger verschraubt, der ebenfalls aus dem Polyamid 6 gefertigt wird. Dank der Verwendung von Kunststoff statt Aluminium gelang es, zahlreiche Funktionen direkt im Spritzguss auszuformen und so in die Komponenten zu integrieren. Dies trug dazu bei, dass sich die Zahl der zu fertigenden Hauptelemente der Ölwanne im Vergleich zur metallischen Bauteilausführung von 14 auf acht und die Zahl der wichtigsten Arbeitsschritte in der Endmontage des Motors von acht auf zwei reduzierte. So ist etwa der Schottkasten in das Wannenunterteil integriert und muss nicht mehr separat mit einer Dichtung montiert werden. Weiterhin sind die Ölrücklaufleitungen des Turboladers, der Ölabweiser und der Luft-Öl-Abscheider im Leitungsträger zusammengeführt.
Über zwei Kilogramm Gewichtsersparnis
Mit Hilfe des Polyamid 6 gelang es, das Gewicht der Ober- und Unterschale der Ölwanne auf 1,3 bzw. 1,8 Kilogramm zu verringern. Insgesamt konnte das Gewicht der Ölwanne im Vergleich zum Vorgänger aus Aluminium um über zwei Kilogramm gesenkt werden. Daran hatten neben der geringeren Dichte des Kunststoffs auch optimierte Wanddicken Anteil.
Spritzgussprozess mit Vorteilen
Wesentliches Argument, die Ölwanne im Spritzguss zu fertigen, war das große Potenzial des Verfahrens bei der kostensenkenden Integration von Funktionen. Außerdem entstehen werkzeugfallende Bauteile, so dass ein aufwändiges Nachbearbeiten – wie etwa das Entgraten beim Aluminiumdruckguss – entfällt. Positiv schlagen zusätzlich die geringeren Energiekosten für die Herstellung von Spritzgussteilen zu Buche.
