Die thermoplastischen Verbundwerkstoffe der Marke Tepex der Lanxess AG, Köln, finden inzwischen in Frontends, Bremspedalen, Unterbodenkomponenten, Sitzschalen und Haltern von Infotainmentmodulen Einsatz. Dies ist auch den verschiedenen HiAnt-Simulationstools zu verdanken, […]
Simulierter Umformvorgang mit berechneter Temperaturverteilung (rot: 220 °C, blau: 210 °C). (Foto: Lanxess)
Die thermoplastischen Verbundwerkstoffe der Marke Tepex der Lanxess AG, Köln, finden inzwischen in Frontends, Bremspedalen, Unterbodenkomponenten, Sitzschalen und Haltern von Infotainmentmodulen Einsatz.
Dies ist auch den verschiedenen HiAnt-Simulationstools zu verdanken, die Lanxess unter anderem für die Auslegung und den Fertigungsprozess der Composite-Bauteile entwickelt hat. Jüngstes Beispiel hierfür ist ein neuer Modellierungsansatz, mit dem die thermischen Prozesse im erwärmten Tepex während und nach der Umformung im Spritzgießwerkzeug präzise simulierbar sind. Das neue Tool steigert noch einmal die Genauigkeit, mit der die Umformung rechnerisch nachgestellt werden kann.
Bessere Zuschnittsgeometrien
„Wir können dadurch zum Beispiel genauer prüfen, ob kritische Bauteilgeometrien noch umformbar sind oder ob etwa Fasern reißen oder sich Falten bilden“, erklärte Pablo Willms, CAE-Experte bei Lanxess. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich für das avisierte Bauteil passendere Zuschnitte des Tepex-Halbzeugs ermitteln lassen. „Deshalb sind weniger Abmusterungen notwendig. Der Verarbeiter profitiert von einem Zeitgewinn und geringeren Kosten“, so Willms weiter.
Der neue Modellierungsansatz ist bisher für das bei Strukturbauteilen im Automobil etablierte Tepex dynalite 102-RG600 ausgelegt, das 47 Vol.-% Endlosglasfasern in Form von bidirektionalen Gewebelagen enthält. Lanxess arbeitet daran, die Anwendbarkeit des Simulationstools auch auf Tepex mit unidirektional oder multiaxial orientierten Endlosfaserlagen zu erweitern.
Sitzschalen über 30 % leichter
Großes Einsatzpotenzial haben thermoplastische Faserverbundwerkstoffe zum Beispiel bei Automobil-Sitzschalen. Überspritzte Tepex-Einleger substituieren dabei Metallverstärkungen wie Bleche und Stangen und ermöglichen Gewichtseinsparungen von deutlich über
30 %. Für solche Anwendungen hat Lanxess Überspritzmaterialien wie Durethan BKV 55 TPX maßgeschneidert. „Das mit 55 Prozent Kurzglasfasern verstärkte Polyamid 6 ist auf Tepex abgestimmt. Es ist sehr fließfähig, fest und steif und eignet sich besonders für dünnwandige Composite-Leichtbauteile mit großen Fließweg-Wanddicken-Verhältnissen“, so Willms.
Fest, zäh und gut formbar
Der bisherige Erfolg von thermoplastischen Composite-Hybridbauteilen auf Basis von Tepex beruht vor allem auf dem Einsparpotenzial beim Bauteilgewicht und den Fertigungskosten. Vorteil gegenüber Metallen ist, dass Tepex in einem einzigen automatisierbaren und nacharbeitsfreien Prozessschritt im Spritzgießwerkzeug umgeformt, überspritzt und dabei funktionalisiert werden kann (In-Mould-Forming). Im Vergleich zu duromeren Composites bietet Tepex hohe Festigkeiten und Steifigkeiten bei geringeren Dichten. Besondere Stärken von Tepex sind die hohe Festigkeit, das günstige Impact-Verhalten, die gute Formbarkeit und die Rezyklierbarkeit.
