Evonik: Kombiniertes Tiefzieh- und Pressverfahren zur Herstellung von Metall-Kunststoff-Hybridbauteilen

Durch ein neues Fertigungsverfahren will Evonik die Gewichtsreduktion von metallischen Fahrwerkskomponenten vorantreiben. Dabei sei es möglich gewesen, bei jeweils zwei unterschiedlichen Pkw-Fahrwerkslenkern etwa 20 Prozent Gewichtseinsparung zu erzielen. Erreicht werde dies über die stoffschlüssige Verbindung zwischen Metall und einem langfaserverstärkten Thermoplast (LFT) durch den Haftvermittler "Vestamelt" Hylink unter Verwendung des "MultiForm-Verfahren" zur simultanen Um- und Urformung von faserverstärkten Kunststoffen mit Metallblechen.

Üblicherweise werden Metall- und Kunststoffkomponente von Hybridbauteilen mit Hilfe von kraft- oder formschlüssigen Verbindungselementen, wie Schrauben, Nieten oder Um- und Durchspritzungen miteinander verbunden. Nun sollte ein neuartiges Fertigungsverfahren entwickelt werden, bei dem sowohl die Umformung des Metallblechs als auch die Formgebung des langfaserverstärkten Thermoplasten unter Berücksichtigung von Verstärkungsrippen und einer variablen Wanddickenverteilung des Faserverbundkunststoffs angestrebt wurde (BMBF: Multiform 02PN2081). Für dieses Verfahren sei eine stoffschlüssige Verbindungstechnik, wie sie "Vestamelt" Hylink biete, zwingend erforderlich.

Als Demonstrationsbauteil wurden die bisher in Vollmetall ausgeführten Längs- und Querlenker einer Pkw-Hinterachse eines namhaften deutschen Automobilherstellers nun im MultiForm-Verfahren realisiert. Die in dem unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. X. Fang der Universität Siegen durchgeführten Teilprojekte Auslegung, Berechnung und Prüfung von Bauteilen aus einem neuartigen FVK-Metall-Werkstoffverbund sowie die Prozessentwicklung erarbeitete neue Lösung besteht aus einem hochfesten Stahlblech und einem langglasfaserverstärkten Kunststoff, die mit dem Haftvermittler "Vestamelt" Hylink verbunden sind. Zu Demonstrationszwecken wurden beispielsweise in einem Längslenker ein Polyamid 6, Polyamid 610 und ein Polyamid 12 mit 40 % Langglasfasern eingesetzt.

In dem MultiForm-Verfahren wird ein bei der Firma Weber Fibertech GmbH hergestelltes langglasfaserverstärktes Compound zu einem formbaren Halbzeug extrudiert. Dieses wird im schmelzeförmigen Zustand zusammen mit einem vorgewärmten mit "Vestamelt" Hylink beschichteten Metallblech in ein Werkzeug transferiert und in einem Fertigungsschritt in Form gepresst und gleichzeitig gefügt. Das Werkzeug enthält dabei die gewünschte Negativform für die Verrippung und Blechumformung. Durch die prozessintegrierte Verbindung von Stahl und LFT mittels "Vestamelt" Hylink kann direkt ein zusammengefügtes Hybridbauteil aus dem Werkzeug entnommen werden, wodurch ein mehrstufiger konventioneller Herstellungsprozess technisch und wirtschaftlich substituiert werden kann.

Durch die Kombination der artfremden Materialien Stahl und LFT konnte die Stahlblechdicke gegenüber den Originalbauteilen um mehr als einen Millimeter reduziert werden. Das Gesamtgewicht der Demonstrator-Bauteile Längs- und Querlenker sinke dadurch jeweils um ca. 20 Prozent.

Weitere Informationen: www.evonik.com

Fakuma 2018, Friedrichshafen, 16.-20.10.2018, Halle A4, Stand 4117

Evonik Industries AG, Essen

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