VDI: Neue Entwicklungen zum Kongress "Kunststoffe im Automobilbau"

Durch das Einblasen in ein heißes Werkzeug kann das Bauteil eim Faserblasverfahren nach der Befüllung direkt verpresst und entformt werden - (Bild: TITK).

Am 29. und 30. März findet im Congress Center Rosengarten in Mannheim der internationale VDI-Kongress "Kunststoffe im Automobilbau" statt. Zeitgleich können Interessenten auch in diesem Jahr die VDI-Fachkonferenz "Kunststoffe in Nutzfahrzeugen" besuchen, welche als Parallelveranstaltung läuft.

Der Kongress beleuchtet aktuelle kunststofftechnische Anwendungen im Automobilbau. Neben den traditionellen Themenfeldern stehen in diesem Jahr unter anderem Technologietrends mit Blick auf die Nachhaltigkeit, Maßnahmen zur CO2-Reduzierung durch aerodynamische Optimierung und Leichtbau, Effizienz durch Zeit- und Materialersparnis, der Stand der Technik bei der Produktion und der Prüfung von Rezyklaten sowie Bauteile aus Hybridmaterialien im Fokus.

Leichtbau und Funktionsoptimierung durch Faserblasverfahren und Hybridbauweisen

„Beim Faserblasverfahren wird der Materialeinsatz reduziert, die Zykluszeiten beim Verpressen werden verkürzt sowie Handlingsschritte ... vermieden“, sagt Renate Korn, BMW - (Bild: BMW).

Um die 3-D Direktablage von Naturfasern im Faserblasverfahren wird es im Referat von Renate Korn, aus dem Bereich Werkstoffe, Verfahrenstechnik Interieur bei BMW und Dr. Thomas Reußmann, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung Textil- und Werkstoff-Forschung am Thüringischen Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung (TITK) in Rudolstadt, gehen. Sie werden erläutern, wie mit diesem neuen Herstellverfahren für Faserverbundbauteile mehr Effizienz und Leichtbaukonstruktionen realisiert werden können.

Durch Einblasen in ein heißes Werkzeug kann das Bauteil nach der Befüllung direkt verpresst und entformt werden. Verwendet wird eine Materialkombination aus Naturfasern und recycelten Carbonfasern. Am Beispiel einer Türverkleidung konnte nachgewiesen werden, dass es möglich ist, die Fasern direkt und ohne Vorkonfektionierung einer Fasermatte in ein Hochdruckwerkzeug einzublasen. „Relevante industrielle Anwendungen sind naturfaserverstärkte Bauteile für den Automobil-Innenraum aber auch Carbonfaserverbunde mit anspruchsvoller Bauteilgeometrie. Dabei können auch recycelte Fasern eingesetzt werden“, erklärt Reußmann. Renate Korn ergänzt mit Blick auf die Einsparpotenziale und Optimierungen: „Der Materialeinsatz wird reduziert, die Zykluszeiten beim Verpressen werden verkürzt sowie einzelne Handlingschritte, wie die Halbzeugherstellung, vermieden. Bei dem Einsatz von recycelten Carbonfasern wird zudem der Recyclinggedanke gefördert sowie Gewicht eingespart.“

Dr. Thomas Reußmann: „... Anwendungen für das Faserblasen sind naturfaserverstärkte Bauteile für den Automobil-Innenraum aber auch Carbonfaserverbunde mit anspruchsvoller Geometrie.“ - (Bild: TITK).

Welche verfahrenstechnischen Herausforderungen bei der Kombination von geschlossenen Hohlprofilen aus Textil-Thermoplast-Verbundwerkstoffen mit Organoblechen und der gemeinsamen spritzgießtechnischen Funktionalisierung zu meistern sind, werden Alexander Liebsch, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden, und Philipp Müller, Entwicklungsingenieur im Bereich Entwicklung Aufbau Vorentwicklung bei Porsche in Weissach, erläutern.

Fest steht: Hybridbauteile aus Faserkunststoffverbunden bieten für die automobile Serienproduktion ein enormes Leichtbaupotential, besondere bei hoch belasteten Fahrzeugkomponenten. „Durch die Kombination von Hohlprofilen, Organoblechen und Spritzguss kann die Masse von Strukturbauteilen signifikant reduziert werden. Neben dem so erzielten Strukturleichtbau, erlaubt die Verwendung von Faser-Kunststoff-Verbunden die gezielte kraftflussgerechte Verstärkung der einzelnen Bauelemente, wodurch weitere Gewichtseinsparungen ermöglicht werden“, benennt Liebsch das Optimierungs- und Einsparpotenzial der Anwendung.

Standardisierung endlosfaserverstärkter

"Endlosfaserverstärkte Thermoplaste für den Einsatz in der Automobilindustrie sollen in Normen und brancheneinheitliche Standards Einzug halten", erklärt Dr. Sebastian Schmeer - (Bild: IVW).

Die Eigenschaften von endlosfaserverstärkten Thermoplasten werden wie bei anderen Werkstoffen auch in experimentellen Untersuchungen charakterisiert. Dabei wird teilweise auf einheitliche, oft aber auch auf unterschiedliche Normen zurückgegriffen. Um eine gute Allgemeingültigkeit zu garantieren, bleiben in den Details der Anwendung häufig Freiräume und Interpretationsspielräume offen. Das führt jedoch besonders bei endlosfaserverstärkten Thermoplasten zu Fehlinterpretationen und damit zu unterschiedlichen Kennwerten, auch weil die Normen oft für duromere Verbundwerkstoffe entwickelt wurden. In einigen Bereichen existieren zudem keine Normen oder brancheneinheitliche Standards. „Vor diesem Hintergrund soll in einem Arbeitskreis eine transparente, einheitliche und effiziente Charakterisierungsstrategie zur Beschreibung von endlosfaserverstärkten Thermoplasten (Organobleche und Tapes) entwickelt und standardisiert werden. Im Fokus stehen dabei die Werkstoffcharakterisierung, Kennwerte für Werkstoffvergleiche sowie Qualitätssicherungskonzepte. Besondere soll eine über das aktuelle Maß hinausgehende Versorgung der Werkstoffanwender mit nutzbaren und ausreichenden Werkstoffkennwerten für die Werkstoffsimulation erreicht werden“, nennt Dr. Sebastian Schmeer, vom Institut für Verbundwerkstoffe GmbH (IVW) in Kaiserslautern, das Ziel, welches sich hinter der „Industriegetriebenen Initiative zur Standardisierung endlosfaserverstärkter Thermoplaste für den Einsatz in der Automobilindustrie“ verbirgt.

Fachkonferenz "Kunststoffe in Nutzfahrzeugen"
Das Thema und die Initiative, welche für den Nutzfahrzeug- und Pkw-Bereich gleichermaßen interessant sind, werden in Mannheim zur Fachkonferenz "Kunststoffe in Nutzfahrzeugen" vorgestellt, die als Parallelveranstaltung stattfindet. Das Interesse an dem Thema ist groß: Der vom IVW geleitete Arbeitskreis wird von den Unternehmen Arkema, BASF, Covestro, Dupont, DSM, Evonik, Lanxess/Bond Laminates, Sabic und Tencate getragen. Die dort erarbeiteten Lösungen werden mit einem OEM-Komitee diskutiert, in dem BMW, Daimler, Ford, Opel und der VW-Konzern vertreten sind.

Ein GfK-Fahrzeugboden für Reisemobile erlaubt es erstmals, ein lediglich 2,7 Meter hohes und mindestens 7,6 Meter langes Fahrzeug in der 3,5 t-Klasse anzubieten - (Bild: TU Ilmenau).

„Endlosfaserverstärkte thermoplastische Faserverbundwerkstoffe wie CfK bieten ein enormes Leichtbaupotential, Automobil-geeignete Verarbeitungsverfahren, sehr kurze Zykluszeiten sowie ein gute Rezyklierbarkeit. Die im Rahmen des Arbeitskreises zu entwickelnden Charakterisierungsverfahren sollen in Normen und brancheneinheitliche Standards Einzug halten und die weitere Verbreitung der Werkstoffklasse beschleunigen. Ein Großteil der Materialhersteller sowie einige OEMs haben sich daher zusammengeschlossen, um sich dafür zu engagieren“, nennt Schmeer das gemeinsame Anliegen.

Ebenfalls auf der VDI-Fachkonferenz "Kunststoffe in Nutzfahrzeugen" wird Christian Fiebig, Entwicklungsingenieur Kunststofftechnik im Fachgebiet Kunststofftechnik an der TU Ilmenau, über die Entwicklung leichter Faserverbundkarosserien für Reisemobile und Nutzfahrzeuge berichten. In einem Projekt wurde ein GfK-Fahrzeugboden für Reisemobile entwickelt, der es erstmals erlaubt, ein lediglich 2,7 m hohes und mindestens 7,6 m langes Fahrzeug in der 3,5 t-Klasse anzubieten. Das Chassis erlaubt somit neue Gestaltungsmöglichkeiten im Wohnmobilbau.

Ausstellung und Spezialtag
Ob Werkstoff, Herstellverfahren oder Anwendung – auch in diesem Jahr erwartet die Besucher wieder ein umfangreiches Vortragsprogramm. Mit Interesse angenommen wurde von den Teilnehmern in den letzten Jahren auch die Möglichkeit, über den eigenen thematischen Tellerrand zu schauen und kostenfrei die jeweilige Parallelveranstaltung zu besuchen. Ergänzend bietet die Ausstellung mit über 100 Ausstellern der gesamten Wertschöpfungskette einen interessanten Rahmen zum Networking mit den Spezialisten. Und wer sein Detailwissen im Bereich Material vertiefen möchte, kann die bereits am 28. März zum Spezialtag „Alterung und Langzeitverhalten von Kunststoffen“ tun (Text: Annedore Munde).

Weitere Informationen: www.kunststoffe-im-auto.de

Kongress "Kunststoffe im Automobilbau", 29.-30. März 2017, Mannheim

VDI Wissensforum GmbH, Düsseldorf

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