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Composites für funktionelle und strukturelle Motorteile

Fester als KohlefaserHybrides Composite leistet mehr

Dyneema in Composite-Bauteilen

Kohlefaserverbundwerkstoffe sollen durch Integration einer speziellen Polyethylenfaser in die Fasermatrix gegenüber reinen Kohlefaserverbunden erheblich an Schlagzähigkeit, Duktilität und Vibrationsdämpfung gewinnen.

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Fahrzeug-LeichtbauComposites für funktionelle und strukturelle Motorteile

Bereits zur Hannover Messe 2015 stellten Sumitomo Bakelite und das Fraunhofer-Institut ICT einen leichten Einzylinder-Demonstratormotor mit einem Zylinder aus einem Faserverbundwerkstoff vor. Diese Technologie wird sukzessive weiterentwickelt.

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Phenolharz-basierte Werkstoffe bieten in hochbelasteten Komponenten des Antriebsstrangs Einsparpotentiale beim Gewicht. (Bild: ICT)

Die Vorteile des Faserverbundwerkstoffs auf Phenolbasis bieten laut Institut eine potenzielle Gewichtsreduktion von etwa 20 Prozent im Vergleich zu Aluminium und eine potenzielle Kostenreduktion in der Serienproduktion im Spritzgießen. Zusätzlich haben diese Motoren verbesserte akustische Eigenschaften aufgrund der guten Dämpfung der Phenolharze im Vergleich zu metallischen Legierungen und verbesserte thermische Eigenschaften aufgrund ihrer niedrigen thermischen Leitfähigkeit. Diese Vorteile wurden an dem auf der Hannover Messe ausgestellten 650 ccm Einzylindermotor bei Tests im Dauerbetrieb auf dem Motorenprüfstand des Fraunhofer Instituts dokumentiert.

Laut Projektleiters Lars Fredrik Berg hat die Technologie viel Potenzial: „Neben Zylindergehäusen und Motorblocks können Faserverbundwerkstoffe, wie der von Sumitomo Bakelite hergestellte Hochleistungsverbundwerkstoff, für viele weitere Bauteile im Antriebsstrang verwendet werden, um Gewicht einzusparen und die Leistung zu verbessern.“ Die Materialien eröffnen auch neue Möglichkeiten in der Bauteilauslegung: „Wir haben gerade erst damit begonnen, die Bandbreite der neuen Vorteile und Möglichkeiten zu entdecken, die mit Aluminium nicht möglich sind“, erklärt Berg. Sumitomos Materialien bieten demnach ein großes Anwendungspotential im aber auch außerhalb des Antriebsstrangs. Die Kooperation werde die Anpassung dieser Materialien für innovative funktionelle und strukturelle Motorteile erheblich beschleunigen.

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Sumitomo Bakelite startet derzeit die SB Drive-Initiative in der Automobilindustrie mit dem Ziel der Komplettentwicklung von Leichtbaulösungen zu akzeptablen Kosten für Antriebsstränge. Dies enthält Konzeptentwicklung, Designiteration, Materialentwicklung der Composites sowie Produktionstechnik, Entwicklung von Prototypen und deren Validierung bis hin zur Industrialisierung für die Großserienproduktion. In all diesen Bereichen wurde eine Zusammenarbeit mit Fraunhofer vereinbart. In den kommenden Jahren wollen beide Partner eng zusammenarbeiten „um Antriebe leichter, besser und kompakter zu machen“.

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