Neue Maschinen, Werkstoffe und Verfahren

BASF: Polyamid für blasgeformtes Ladeluftrohr

Ladeluftrohr von Mann+Hummel aus dem Hochtemperaturpolyamid Ultramid Endure BM für das Saugblasformen. (Foto: BASF)

Ladeluftrohr von Mann+Hummel aus dem Hochtemperaturpolyamid Ultramid Endure BM für das Saugblasformen. (Foto: BASF)

Hoher Druck bei hohen Temperaturen: Rohre, die zwischen Turbolader und Ladeluftkühler dieser Herausforderung ausgesetzt sind, lassen sich im Blasformverfahren mit dem Hochtemperaturpolyamid Ultramid Endure D5G3 BM der BASF SE, Ludwigshafen, fertigen. Das zeigt die neue Ladeluftleitung, die Mann+Hummel, Ludwigsburg, für den 2,0-Liter-Vierzylinder-Turbobenzinmotor der BMW Group herstellt. Eingesetzt wird der Turbolader mit integriertem Ladeluftkühler in verschiedenen Modellen, beispielsweise im 4er-, 5er-, 7er-BMW sowie im X3, X4 und X5 der BMW Group.

Mit Ultramid Endure D5G3 BM, das Kürzel BM steht für „blow molding“, lassen sich Ladeluftrohre effizient im Saugblasformen herstellen. Das PA 66 mit 15 % Glasfasern verfügt über eine hohe Wärmealterungsbeständigkeit, ist gut zu verarbeiten und hat gute akustische Eigenschaften. Die Temperaturbeständigkeit liegt im Dauergebrauch bei 220 °C, mit möglichen Spitzenbelastungen bei 240 °C. Die Saugblastype ergänzt das Ultramid-Endure-Portfolio für das Spritzgießen, das seit 2010 auf dem Markt etabliert ist. Wie die Spritzgieß-Reihe erhält die Blasform-Variante ihre hohe Wärmestabilisierung durch eine bewährte Technologie, die den oxidativen Angriff des Luftsauerstoffs unterdrückt. Dabei ist der Schutz nicht nur auf die Oberfläche beschränkt, sondern durchzieht das gesamte Material.

Mit seinen maßgeschneiderten Eigenschaften schneidet Ultramid Endure BM nach Ansicht des Herstellers deutlich besser ab als beispielsweise PPS oder Aluminium, aus dem konventionelle Ladeluftrohre gefertigt werden. Innerhalb der Ladeluftstrecke führt das Ladeluftrohr komprimierte, heiße Luft vom Turbolader in den integrierten Ladeluftkühler. Dabei können Drücke von mehr als 2,5 bar auftreten.

Das Hochtemperaturpolyamid kann Rohre aus gerolltem Aluminiumblech ersetzen. Da die Rohrprofile im immer engeren Bauraum nicht mehr rund sind, müssen Metallrohre außerdem im aufwändigen Innenhochdruckumformen (IHU) gefertigt werden. Rohre aus dem PA 66 können auch zu unterschiedlichen Rohrformen geblasen werden. Die Oberfläche an den Innenseiten bleibt dabei glatt, was zu einem geringeren Luftwiderstand als bei anderen einsetzbaren Kunststoffen führt.

Hohe Schmelzestabilität, gute Quellung, einfaches Schweißen

Für das Blasformen werden vom Kunststoff auch eine besondere Schmelzefestigkeit und ein günstiges Quellungsverhalten verlangt. Eine hohe Schmelzestabilität wirkt der Längenänderung des Schlauchs entgegen. Je geringer diese Längenänderung, desto besser ist das Produkt für das Saugblasen geeignet. Ähnliches gilt für die Schlauchquellung: Eine gewisse Quellung ist zwar erforderlich, eine zu hohe Quellung verursacht jedoch Probleme beim Einführen des Schlauchs in das Werkzeug. Zudem neigen stark schwellende Werkstoffe dazu, sich aufzuweiten, was zu einer Kegelstumpfform des Schlauchs führt. Ultramid Endure BM hingegen bleibt größtenteils zylindrisch. Da es auch gut auf Änderungen der Verarbeitungsparameter reagiert, sind Korrekturen während des Produktionsprozesses leicht möglich.

Das Material ist besonders gut mit anderen PA 66-Bauteilen, z. B. im Infrarotverfahren, verschweißbar. Häufig werden Bauteile unter der Motorhaube mittels Schweißen miteinander verbunden. Aufgrund des geringeren Glasfasergehalts kann die Schweißnaht, besonders nach Alterung, eine Schwachstelle darstellen. Ein Stabilisierungsmechanismus in Ultramid Endure BM schützt nicht nur das Polymer selbst, sondern stärkt auch diese potenzielle Schwachstelle. Die Schweißnähte halten dem Dauereinsatz bei hohen Temperaturen ebenfalls sehr gut stand. Selbst nach 1.000 h bei 220 °C ist keine Rissbildung an der Verbindungsstelle zu erkennen. Entsprechend hoch ist die Festigkeit der Naht.

Gute akustische Eigenschaften

Das Thema Akustik ist inzwischen ein markenprägender Faktor geworden, der einen hohen Stellenwert in der Automobilindustrie hat. Neue Motorenkonzepte sowie steigende Ansprüche von Kunden und auch vom Gesetzgeber verlangen nach akustisch vorteilhaften Materialien. Ultramid Endure BM besitzt ein gutes Dämpfungsverhalten und eignet sich daher auch für akustisch anspruchsvolle Anforderungen. Beispielsweise kann damit die Entstehung von störendem Luftschall, abgestrahlt von der vibrierenden Bauteiloberfläche, direkt an der Quelle verringert werden. Abhängig von Temperatur und Feuchte weist der Werkstoff im Vergleich zu PPS bis zu zehn Mal bessere Dämpfungswerte auf.

www.basf.de

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