Akro-Plastic: Leichtbau mit kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen

Die Akro-Plastic GmbH, Compoundeur aus dem rheinlandpfälzischen Niederzissen, hat einen Lösungsweg gefunden, um trockene Kohlenstofffasergelege, die noch nicht mit einer Polymermatrix in Kontakt gekommen sind, wiederzuverwerten und wertschöpfend in eine Polymerschmelze einzuarbeiten.

Die neue kohlenstofffaserverstärkte Typenreihe der Akro-Plastic, genannt "ICF", kombiniert laut Anbieter eine hohe Festigkeit mit einer geringen Dichte. Die Compounds können dabei demzufolge mit bis zu 40 Prozent Kohlenstofffaser ausgerüstet werden. Ziel der neuen Produktlinie sei, eine signifikante Gewichtsreduktion vor allem bei tragenden Bauteilen zu erzielen. Die elektrische Abschirmung sowie die gute Wärmeleitfähigkeit qualifizieren die kohlenstofffaserverstärkten Compounds besonders für Anwendungen wie Aktivkohlefilter, Halterungen für Steuergeräte oder Mittelkonsolen.

Bei dem Vergleich in Tabelle 1 zeigt sich, dass ein mit 15 Prozent Kohlenstofffasern verstärktes Polyamid ("Akromid" B3 ICF 15 schwarz (5026)) im E-Modul gleich auf liegt mit einem 30 Prozent glasfaserverstärkten PA 6. Der etwa 20 Prozent geringeren Biegefestigkeit steht ein Dichtevorteil von über 12 Prozent entgegen. Bei höheren Verstärkungsgraden zeigt sich ein deutlicher Vorteil von bis zu 42 Prozent in der Steifigkeit bei einer nur 12 Prozent geringeren Biegefestigkeit. Der Gewichtsvorteil beträgt dabei beachtliche 22 Prozent.

Tabelle 1

Weiteres Einsparpotential durch intelligente Verarbeitungsverfahren
Zusammen mit bestimmten Verarbeitungsverfahren lässt sich das Gewicht der Bauteile weiter reduzieren. Zwei der gängigsten und am Markt bereits etablierten Verfahren sind das Schäumen sowie die Wasser- oder Gasinjektionstechnik (WIT/GIT). Wenn die Polymerschmelze mit Treibmitteln geschäumt wird, kann in Abhängigkeit vom angewandten Verfahren eine zusätzliche Gewichtsreduktion von 6-13 Prozent erreicht werden.

Bild 1: Kupplungspedal

Zusammen mit den Firmen PME Fluidtec GmbH, Ettenheim, Batz S. Cooperation, Spanien, und Moldetipo, Portugal, hat Akro-Plastic ein Kupplungspedal aus "Akromid" B3 ICF 15 schwarz (5026) gefertigt. Dieses Material ist ein 15 Prozent kohlenstofffaserverstärktes Polyamid 6, das für die Verwendung mit der Wasserinjektionstechnik (WIT) optimiert wurde. WIT ist ein Verfahren, bei dem die Form zunächst mit der Polymerschmelze gefüllt und anschließend das Kernmaterial mit Wasser aus der Kavität gedrückt wird.

Dieses Pedal (siehe Bild 1) zeigt im Vergleich zu dem Serienmaterial PA 6 GF 30 eine um 100 N auf 1.100 N erhöhte Bruchfestigkeit bei einer um 25 Prozent höheren Steifigkeit. Das Gewicht des Pedals konnte dabei um 10 Prozent gesenkt werden.

Die Juroren des 16. SPE Awards zeichneten das komplette Bauteil, also den Lagerblock mit Pedalen, mit dem 1. Preis in der Kategorie Powertrain aus.

Bild 2: Mittelkonsole

Ein weiteres Highlight der "ICF"-Anwendungen ist eine Mittelkonsole (siehe Bild 2). Gefertigt aus PA 6.6 GF 30 wies sie ein Gewicht von 1.680 g auf. Mit einem 10 Prozent ICF verstärkten PA 6.6 ("Akromid" A3 ICF 10 schwarz (5117)) konnte das Gewicht bei vergleichbarer Steifigkeit auf 1.460 g gesenkt werden.

Dies hielten die Preisrichter der JEC Group für nominierungswürdig. Sie zeichneten die Mittelkonsole mit einem Innovation Award 2016 aus. Vertreter der beteiligten Firmen BMW AG, Grammer AG und Akro-Plastic GmbH, werden den begehrten Preis am 8. März in Paris in Empfang nehmen.

Bei der der VDI-Fachtagung "Kunststoffe im Automobilbau" kann die Mittelkonsole als Exponat im Rahmen der Ausstellung begutachtet werden.

Weitere Informationen: www.akro-plastic.com

Kongress "Kunststoffe im Automobilbau", 09.-10. März 2016, Mannheim

Akro-Plastic GmbH, Niederzissen

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