BASF: Weltweit erste großserienfähige Felge aus thermoplastischem Kunststoff

Großserienfähige Felge aus thermoplastischem Kunststoff (Bild: BASF)

Eine Weltneuheit zeigten smart und BASF im September 2011 auf der Internationalen Automobilausstellung IAA in Frankfurt/Main: Als nach BASF-Angaben erstes Fahrzeug weltweit verfügt der visionäre smart forvision, das neue Konzeptfahrzeug von smart, über Felgen aus thermoplastischem Kunststoff. Es handele sich dabei jedoch nicht um ein reines Konzept, sondern um Felgen, die bereits auf ihre Einsatzfähigkeit in der Großserie geprüft worden seien. Auch auf der Fakuma 2011 wird die Felge am BASF-Stand ausgestellt.

Leichtbau: Gewichtseinsparung von über 30 Prozent
Die smart-Vollkunststoff-Felge ist den weiteren Angaben zufolge über 30 Prozent leichter als ein serienmäßiges Aluminiumrad. Sie bringt demnach nur noch sechs Kilo auf die Waage und besteht aus dem neuen Spezial-Polyamid Ultramid® Structure der BASF. Die deutliche Gewichtsreduktion des Fahrzeugs von insgesamt 12 Kilo, die so zustande kommt, führt bei konventionellem Antrieb zu einem niedrigeren Kraftstoffverbrauch. Im Fall eines batteriegetriebenen Autos wie dem smart forvision führt sie zu einer Erhöhung der Reichweite. Die komplette Felge (technisch korrekt bezeichnet: das Rad) – ist zweischalig aufgebaut: Über dem eigentlichen Trägerteil befindet sich eine Designblende, die ebenfalls aus BASF-Ultramid® besteht. Beide Teile haben eine tragende Funktion und müssen hohe Belastungen im Fahrbetrieb überstehen. Die Designblende lässt sich in beliebigen Wagenfarben lackieren. In Frankfurt erschien sie - wie der komplette smart forvision - in Weiß und Kupfer.

„Im Rennsport und bei Kleinserien gibt es schon erste Felgen aus duroplastischem Kunststoff“, erklärt Heiko Heß, bei der BASF für die Rad-Entwicklung verantwortlich. „Allerdings sind sie gegenüber thermoplastischen Felgen, die im Spritzguss hergestellt werden können, deutlich aufwändiger, damit auch teurer in der Fertigung und für den Großserieneinsatz ungeeignet“.

Ultramid Structure: Spezialkunststoff für hohe Belastungen
Der neue hochbelastbare Composite-Kunststoff Ultramid® Structure aus dem Polyamid-Sortiment der BASF ist Langfaser verstärkt und wurde erstmals auf der K 2010 präsentiert. Durch die Verstärkung mit langen Fasern sei seine Belastbarkeit besonders hoch - er könne überall dort Metall ersetzen, wo hohe Anforderungen an Energieaufnahme gestellt werden, z.B. bei Crashabsorbern, Sitzstrukturen, Batterieträgern, Motorlagern und anderen Strukturbauteilen. Die Ultramid Structure-Variante, die hier Verwendung findet, ist besonders steif, zäh und dimensionsstabil.

Gestaltung am Computer
Bei der Auslegung dieser hochbelastbaren Ultramid®-Felge kam, wie bei zahlreichen Ultramid-Bauteilen in den letzten Jahren, das inzwischen universell einsetzbare Simulationsinstrument ULTRASIM™ der BASF zum Einsatz. Mit Hilfe einer Topologieoptimierung ließen sich Gestalt und Position der Verrippung der Kunststoff-Felge am Computer vorhersagen und optimieren - ohne Abstriche am Design. Die Form des Rads war so bereits in einer frühen Konstruktionsphase definiert und musste am realen Teil nur geringfügig nachjustiert werden. Das hochsicherheitsrelevante Bauteil, das in dieser Form bisher nur in Metall existiert, entstand daher - in enger Zusammenarbeit mit den Daimler-Felgenexperten - nach einer sehr kurzen Entwicklungszeit. Zu den umfangreichen Belastungstests, die das Rad auf den Prüfständen bei smart und BASF zu überstehen hatte, gehören die Toleranzprüfung auf der Radmessmaschine, die Lebensdauerprüfung auf dem zweiachsialen Radprüfstand (ZWARP-Test), die Biegeumlaufprüfung, der Impact- und der Radialschlag-Test im Fallturm sowie die Berstdruckprüfung. Die Ankopplung und damit die Kraftübertragung zur Achse erfolgt durch Metalleinleger und Schrauben.

Weitere Informationen: www.basf.com, www.ultramid-structure.basf.com, www.smartforvision.basf.com

Fakuma 2011, Friedrichshafen, 18.-22.10.2011, Halle B4, St. 4306

BASF SE, Ludwigshafen

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