SMC liefert Lösung für den Einsatz unter harten Bedingungen

Leichtbau – Komposit-Werkstoff in der Fahrzeug-Federung

Leichtbau ist weiterhin eines der Topthemen der Automobilkonstrukteure, die Möglichkeiten zur Materialreduktion sind inzwischen allerdings weitgehend ausgeschöpft. Eine Alternative bieten Komponenten aus neuartigen Werkstoffen. So wurde eine Fahrzeug-Federung auf Komposit-Basis entwickelt, die 20 bis 25 Prozent leichter und mit weiteren positiven Eigenschaften ausgestattet sein soll.

Kompositmaterialien im Fahrzeugbau

Rund 1,5 Millionen Federleisten für Lattenroste hat das Unternehmen Lorenz nach eigenen Angaben gefertigt – und dabei umfassende Erfahrungen mit dauerelastischen Kunststoffen erworben. Für den Einsatz Automobilbereich wurde das Material verstärkt und an die harten Einsatzbedingungen angepasst. Dadurch sei die neue Federung temperatur-, korrosions- sowie ölresistent und habe – je nach Typ – periodische Tests von mehr als 10 Millionen Zyklen ohne Ermüdung überstanden. Erstmals vorgestellt wurde das System auf der diesjährigen Fakuma in Friedrichshafen.

Kompositmaterialien sind im Fahrzeugbau längst etabliert, werden bislang jedoch vornehmlich für Verkleidungen, Kapselungen oder zur Dämmung eingesetzt. Dabei eignen sich die robusten Duroplaste aufgrund ihrer flexiblen Anpassungsmöglichkeit auch für Funktionsteile, da sie über ihre Rezeptur spezifisch auf die Umgebungsbedingungen und Anforderungen in weiten Bereichen angepasst werden können.

So wurde für die neue Federung ein dauerelastisches Sheet Molding Compound (SMC), das sich seit Jahren in Kunststofflattenrosten bewährt, in Zusammenarbeit mit Kunden aus der Automobilbranche verstärkt und mit höherer Widerstandsfähigkeit ausgestattet. Neben der Rückstellfähigkeit wurde besonderer Wert auf Temperatur-, Feuchtigkeits- und Chemikalienbeständigkeit gelegt

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Spezielle Eigenschaften für einfache Fertigung

Duroplaste weisen dank ihres geringen Ölanteils generell eine deutlich höhere Hitzeresistenz auf als die bekannteren Thermoplaste sowie einen sehr niedrigen Temperaturausdehnungskoeffizienten. In der Verarbeitung ermöglicht dies die Fertigung mit engen Toleranzen, da sich die Form und das Volumen des Werkstoffs auch unter wechselnden Bedingungen kaum verändert. Gleichzeitig korrodiert der Kunststoff im Gegensatz zu Metallen unter Einwirkung von Witterung oder Streusalz nicht, was zu einer hohen Lebensdauer des Bauteils führt. Die eingearbeiteten Glasfasern gewährleisten zudem hohe Stabilität: In Dauertests mit unterschiedlichen periodischen wiederkehrenden Gewichten an verschiedenen Baugrößen haben diese Bauteile laut Verarbeiter 10 Millionen Zyklen ohne Ermüdung überstanden.

Im Design und im benötigten Bauraum ähneln die Komposit-Federn weitgehend den gewohnten Stahl-Federungen. Die Fertigung gestaltet sich dagegen deutlich einfacher als bei Metall, da sich der Kunststoff leichter formen lässt und kaum nachbearbeitet werden muss. Zusätzliche Schritte wie Lackieren oder Schleifen entfallen. Selbst H7-Passungen können beispielsweise direkt beim Pressen gebrauchsfertig erzeugt werden. Diese vereinfachte Produktion und die Tatsache, dass die Federsysteme neu entwickelt werden, erlauben es auch, die Form individuell an die jeweilige Fahrzeugkonstruktion anzupassen und so eine möglichst hohe Montagefreundlichkeit zu erreichen. Die Entwickler gehen dabei auf die kleinen Systembesonderheiten der verschiedenen Autobauer oder Zulieferer ein und berücksichtigen diese bei der Einbaustrategie.

Weniger Verbrauch dank weniger Gewicht

Die Federung gibt es in unterschiedlichen Größen und Typen für Pkw, Vans und Transporter bis zu Lkw. Je nach Modell liege die dadurch erreichbare Gewichtseinsparung gegenüber bisherigen Federn bei rund 20 bis 25 Prozent. Umgerechnet auf das ganze Fahrzeug lasse sich eine merkliche Verringerung des Gewichts erzielen. Der neue Konstruktionsansatz verbessert daher die Effizienz nicht nur im Fahrzeugbau sondern auch beim Fahren. Gespräche für Tests mit Automobilfirmen laufen bereits.

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