Carrosserie- und Fahrzeugbau

«Composites Europe»-Aussteller und ihre Produkte

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Kunststoffmatrix-Systeme sind im Fokus der Automobilhersteller. Wie weit die Industrie hier ist, zeigt vom 17. bis 19. September die «Composites Europe» in Stuttgart. Unter anderem zeigen die Aussteller Verbundwerkstoff-Konzepte für Carrosserien, Chassis, Blattfedern und Dachmodule. Diese Unternehmungen sind dabei.   Frimo: Strukturbauteile auf PUR-Basis Das Unternehmen hat in einer Kooperation mit Huntsman Polyurethanes kürzlich am Beispiel der Bodenplatte für den Audi R8 erstmals die neuen Möglichkeiten und Potenziale einer Fertigung von Strukturbauteilen mit einem Composites-Werkstoff auf Basis von PUR vorgestellt.   Dabei ermöglicht das Vitrox-System von Huntsman flexible Werkzeug- und Anlagenlösungen, die mit wesentlich geringerem Druck arbeiten können als bei herkömmlichen Verfahren. Das Material erlaubt eine hohe Kontrollierbarkeit der Reaktionsparameter und verfügt über ein einzigartiges Eigenschaftsprofil. Beide Partner arbeiten über intensive Versuchsreihen an der optimalen Abstimmung von Material und Fertigungsequipment. Seit 2011 kooperieren die Unternehmen eng im Bereich Composites mit Polyurethan.   BASF: Epoxidharze für Hochdruck-RTM Das materialübergreifende Lightweight Composite-Team der BASF untersucht verschiedene Verbundwerkstoffkonzepte für Carrosserie und Chassis beim Automobil. Basis sind die Kunststoffmatrix-Systeme Epoxidharz, PUR und Polyamid, ihre Verstärkung mit Endlosfasern sowie ihre Verarbeitung in Harzinjektionsverfahren, speziell im RTM. Ein Ergebnis ist das neue Epoxidharz Baxxodur System 2220, das speziell für Hochdruck-RTM entwickelt und an einem Bauteil in Form eines carbonfaserverstärkten Kotflügel-Demonstrators getestet wurde.   Im PUR-Bereich kommt an einem Spoiler mit RTM-Insert das neue Elastolit R 8800 zum Einsatz. Beide Harzsysteme zeichnen sich durch ein breites Verarbeitungsfenster aus und lassen sich mit Hilfe von abgestimmten internen Trennmitteln leicht entformen.   Zusammen mit der EDAG hat die BASF zudem für Demonstrationszwecke ein Cabriolet-Dachmodul für RTM-Verfahren entwickelt. Das Sandwichbauteil besteht aus einem PUR-Schaumstoffkern zwischen zwei CFK-Deckschichten.

Es ist mit 2,9 Kilo 40 Prozent leichter als in Aluminium- und 60 Prozent leichter als in Stahl-Bauweise. Mögliche Anwendungen solcher Material- und Verfahrenskombinationen sind neben Anbauteilen wie Türen, Heckklappen und Dachmodulen auch hochbelastete Strukturbauteile des Fahrzeugs. Wie intensiv sich BASF dem Thema Composites widmet, zeigt die kürzlich eingegangene strategische Allianz mit dem niederländischen Unternehmen TenCate Advanced Composites, das ebenfalls ausstellen wird. Beide Firmen wollen künftig gemeinsam thermoplastische Verbundwerkstoffe für die automobile Gross-Serienproduktion entwickeln, produzieren und vermarkten.

SGL: Carbonfaserverstärkter Graphitwerkstoff
Ein Anfang des Jahres von der SGL Group vorgestellter carbonfaserverstärkter Graphitwerkstoff verspricht interessante Perspektiven für die Autoindustrie. Dabei handelt es sich um einen hochfesten Verbundwerkstoff, der aus einer Graphitmatrix und CFK besteht. Der Werkstoff weist eine um 20 Prozent höhere Steifigkeit auf und lässt sich zu filigraneren Strukturen verarbeiten als andere marktgängige CFC-Materialien. Dadurch ist er besonders für technisch anspruchsvolle Hochtemperaturanwendungen geeignet.

Ein Kooperationsprojekt der SGL Group und der Benteler Automobiltechnik ist Benteler-SGL. Das Unternehmen ist ein führender Hersteller von Composite-Bauteilen für automobile Anwendungen und hat zusammen mit Henkel einen Prozess entwickelt, der die Serienproduktion von leichten faserverstärkten Blattfedern auf Basis von PUR-Matrixharz ermöglicht. Im Vergleich zu üblichen Stahl-Blattfedern erreichen diese Composite-Bauteile eine Gewichtsersparnis von bis zu 65 Prozent. Die Verarbeitung erfolgt im RTM-Verfahren, wobei aufgrund der schnellen Härtungsgeschwindigkeit des Matrixharzes kurze Taktzeiten realisiert werden können.

Krauss Maffei: Seriennahe Produktionszelle
Krauss Maffei hat eine seriennahe Produktionszelle für CFK-Bauteile entwickelt, bei der lackierfähige Faserverbundbauteile mit PUR-Matrix und mit hochwertiger Oberfläche direkt aus dem Werkzeug kommen. Die 0,6 qm grossen Dachschalen werden beim Roding Roadster Targa eingesetzt. Auf diese Weise wird die nachfolgende Lackierung wesentlich vereinfacht, da Zwischenprozesse wie Primern oder das Vorlackieren entfallen. Zusammen mit dem automatisierten Prozess eignet sich dieses Herstellungsverfahren für eine effiziente Serienproduktion in der Automobilindustrie.

Mubea Carbo Tech: CFK-Monocoque für Ultra-Low-Emission-Vehicle
Ein Spezialist für grosse CFK-Strukturbauteile für die Autoindustrie und den Rennsport ist Mubea Carbo Tech. Das Unternehmen hat eine Fahrgastzelle aus CFK entwickelt, die im RTM-Verfahren hergestellt wird und nur 87 Kilo wiegt. Zusammen mit Dach und Dachholmen, die im Prepreg-Verfahren gefertigt werden, entsteht ein superleichtes Monocoque für ein Ultra-Low-Emission-Vehicle eines europäischen OEM. Das fertige Modell soll gerade mal 795 Kilo auf die Waage bringen.

IKV Aachen: Automatisierte Herstellung von CFK-Motorhauben in 15 Minuten
Das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen präsentiert erstmals eine neuartige Spaltimprägnieranlage mit innovativer Werkzeugtechnologie. Die Anlage, die in Zusammenarbeit mit den Industriepartnern Breyer GmbH, Singen, und Hille Engineering GmbH & Co. KG, Roetgen, entwickelt wurde, ermöglicht die automatisierte Herstellung einer Fahrzeug-Motorhaube aus CFK in Integralbauweise innerhalb von nur 15 Minuten. Das innovative Werkzeug besteht aus einem Werkzeugrahmen und zwei Werkzeughälften mit integrierter Sensortechnik für die Prozess- und Qualitätssicherung. Die kombinierten Fixier- und Auswerfereinheiten ermöglichen eine beidseitige simultane Imprägnierung des Preforms, und gestatten es in einem Prozessschritt komplexe Sandwichbauteile herzustellen.

Um eine nachträgliche Montage von Zusatzelementen zu vermeiden, beinhaltet die integrale Sandwichkonstruktion bereits Anbindungselemente für die Montage der Motorhaube am Fahrzeug. Die IKV-Forscher senkten mit der faserverbundgerechten Konstruktion das Gewicht gegenüber einer Stahlkonstruktion um 60 Prozent. Die Motorhaube wiegt deshalb weniger als 5 Kilo. Gleichzeitig erfüllt die Motorhaube die gesetzlichen Auflagen des Kopfaufprallschutzes, die für eine Serienzulassung erforderlich sind. Diese wurden per Crash-Simulation und in Crash-Versuchen an der CFK-Motorhaube am Institut für Kraftfahrzeuge (ika) der RWTH-Aachen nachgewiesen.