Leichtbau im Auto

Spritzgegossene SUV-Frontends lokal verstärkt

Endlosfaserverstärkte thermoplastische Verbundwerkstoffe haben großes Anwendungspotenzial als Einleger zur lokalen Verstärkung spritzgegossener Bauteile.

Nicht nur an solchen Frontends können partielle Verstärkungen aus thermoplastischen Endlosfaser-Verbunden hohe Festigkeiten bei geringem Gewicht erreichen. (Bild: Lanxess / Bond Laminates)

Während metallische Einleger mit dem Spritzgussmaterial nur formschlüssig fixiert werden, ergibt sich mit den Composite-Werkstoffen eine stoffschlüssige Verbindung, die die mechanische Belastbarkeit der Bauteile steigert. Vor allem aber sollen die Verbundwerkstoffe der Marke Tepex für eine deutliche Gewichtsersparnis sorgen. Das zeigen die Frontends der Fahrzeugmodelle Atlas und Teramont, zweier SUV (Sport Utility Vehicle), die Volkswagen in den USA bzw. China fertigt. In beiden Frontends werden Tepex-Einleger aus Tepex Verwendung, die im Vergleich zu ihren Pendants aus Stahlblech rund 50 Prozent leichter seien. Außerdem wurde laut Hersteller die Versagensgrenze der verstärkten Bauteilbereiche deutlich angehoben.

Hersteller des Frontends für den Atlas ist die israelische Arkal Automotive. Der Spezialist für thermoplastische Hightech-Lösungen im Leichtbau von Fahrzeugen ist gemeinsam mit Volkswagen auch Entwickler beider Frontends. Produzent des Frontends für den Teramont ist Changchun Engley Automobile Industry in China.

Beide Frontends werden aus Polypropylen spritzgegossen. Im Bereich des Motorhaubenschlosses sind sie mit einem schmalen, ein Millimeter dicken Zuschnitt aus Tepex Dynalite 104-RG600 verstärkt. Die Matrix dieses Composite-Halbzeugs besteht aus Polypropylen und enthält 47 Volumenprozent Endlosglasfaser-Rovings. An beiden Frontendseiten sind außerdem die Z-Streben mit einem verformten Einleger aus dem gleichen Composite verstärkt.

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Der Spritzgießprozess mit den drei Einlegern sei sehr effizient. Die seitlichen Einleger werden aufgeheizt, außerhalb des Werkzeugs verformt, nochmals auf 140 °C aufgeheizt und seitlich ins Werkzeug eingebracht. Parallel dazu wird der mittige Einleger aufgeheizt und dann gemeinsam mit den beiden äußeren Einlegern umspritzt. Das Ergebnis sei – trotz des komplexen Bauteilaufbaus – eine wirtschaftliche Fertigung in kurzen Zykluszeiten.

Die Verstärkungen lassen sich reproduzierbar im Werkzeug positionieren und umformen. Außerdem weisen Bohrungen in dem Verbundwerkstoff ausreichend hohe Leibungskräfte auf. Beides stellte sich als Vorteil gegenüber thermoplastischen Materialien mit unidirektionaler Faserausrichtung heraus, die ursprünglich zur lokalen Versteifung der Frontends vorgesehen waren. Die Einsatzmöglichkeiten sind breit gefächert, beispielsweise an Mittelkonsolen, Mittelarmstützen und Hutablagen sowie an Türverkleidungen und deren Träger.

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