Großflächige Strukturbauteile lassen sich mit Hilfe endlosfaserverstärkter thermoplastischer Verbundhalbzeuge besonders dünn und dadurch leicht konstruieren. Gleichzeitig können sie direkt mit zahlreichen Funktionen ausgestattet werden. Das zeigt das Beispiel einer neuen, […]
Einleger aus Tepex dynalite (l.); verformter und überspritzter Einleger mit zahlreichen integrierten Funktionen (r.). Die Modulträgerplatte ist in den flächigen Bereichen dank Tepex dynalite nur einen Millimeter dick. (Foto: Pöppelmann)
Großflächige Strukturbauteile lassen sich mit Hilfe endlosfaserverstärkter thermoplastischer Verbundhalbzeuge besonders dünn und dadurch leicht konstruieren. Gleichzeitig können sie direkt mit zahlreichen Funktionen ausgestattet werden. Das zeigt das Beispiel einer neuen, nur einen Millimeter dicken Modulträgerplatte für das S-Klasse Cabrio von Mercedes-Benz, auf der diverse Steuergeräte untergebracht sind.
Die Platte wird im Hybrid Moulding-Verfahren gefertigt. Zum Einsatz kommt dabei das endlosglasfaserverstärkte Polyamid 6-Verbundhalbzeug Tepex dynalite 102-RG600(2)/47 % von der Lanxess-Tochtergesellschaft Bond-Laminates mit Sitz in Brilon. „Das Resultat ist ein Bauteil, das nur rund die Hälfte der bisher eingesetzte Trägerplatte aus Aluminium wiegt. Das geringe Gewicht und die integrierten Funktionen vereinfachen zudem die Montage, was wiederum Kostenvorteile erschließt“, erklärt Julian Haspel, Key Account Manager bei Lanxess.
Gemeinschaftliche Entwicklung
Die rund 0,5 x 0,5 m große Modulträgerplatte sitzt unterhalb des Kofferraums. Sie wurde von dem Mercedes-Benz Cars Development zusammen mit mehreren Partnern entwickelt. Lanxess erstellte unter anderem das Konzept für die mechanische Auslegung des Bauteils und berechnete verschiedene Lastfälle. Der Hersteller der Trägerplatte, Pöppelmann Kunststofftechnik aus Lohne, arbeitete die Bauteildetails – wie etwa die Integration der Funktionen – weiter aus, entwickelte den vollautomatischen One Shot-Fertigungsprozess im Hybrid Moulding-Verfahren und validierte das Bauteil. Hersteller des Werkzeugs ist die Georg Kaufmann Formenbau AG, Busslingen (Schweiz).
Sicheres Handling des heißen Composite-Einlegers
„Die Platte hätte auch rein im Spritzgießverfahren hergestellt werden können. Voraussetzung dafür sind allerdings wegen der Großflächigkeit des Bauteils höhere Wanddicken, um den Spritzdruck ausreichend niedrig zu halten. Die Gewichtsersparnis gegenüber der Bauteilvariante aus Aluminium liegt dann bereits deutlich höher, ist aber noch nicht ausgereizt“, erklärt Haspel. Um noch leichter zu werden, wurde daher das Hybrid-Moulding-Verfahren gewählt. Es geht von einem Einleger aus Tepex dynalite aus, der aufgeheizt, plastifiziert und in einem One Shot-Prozess geformt und mit Durethan BKV 30 H2.0, einem kurzglasfaserverstärkten Polyamid 6 von Lanxess, umspritzt wird. „Trotz seiner Größe lässt sich der weiche, heiße Einleger sicher handhaben und präzise im Werkzeug positionieren. Das trägt zu einem stabilen Fertigungsprozess bei“, sagt Gregor Efes, Experte für Strukturbauteile bei Lanaxess.
Dank des Hybrid Moulding-Verfahrens lassen sich die Vorteile des Spritzgusses für das Composite-Bauteil nutzen. So sind Schraubdome, Clipse, Verstärkungsrippen und Führungen direkt in das Bauteil integriert. Efes: „Die Clipse erleichtern die Montage, weil Verschraubungen zur Befestigung von Steuergeräten wegfallen können.“
Auch komplexe Geometrien in Composite-Bauweise machbar
Nach erfolgreichem Abschluss des Entwicklungsprojekts arbeitet Lanxess inzwischen auch mit anderen Systemlieferanten und Automobilherstellern zusammen, um weitere großflächige Trägermodule in ähnlicher Composite-Bauweise umzusetzen. „Wir sehen für Tepex mit seiner hohen Steifigkeit, Festigkeit und guten Drapierbarkeit auch große Anwendungschancen bei Haltern, die wegen enger Bauräume geometrisch komplexere Formen aufweisen müssen“, blickt Efes in die Zukunft. Dabei könnten die Vollkunststoffteile gegenüber metallischen Trägern auch ihr besseres Dämpfungsverhalten als weiteren Vorteil ausspielen.
