Polycarbonat für Design und Funktion

Funktionsintegration und individuelles Design am Auto der Zukunft

Der Fahrzeugbau ist und bleibt einer der Innovationsmotoren der Kunststoffbranche. Zwei Beispiele dafür, wie Kunststoffe neue Anforderungen der im Umbruch stehenden Automobilbranche erfüllen können, will Covestro während der Fakuma demonstrieren.

Frontmodulkonzept in individuellem Design und mit hoher Funktionsintegration. Eine eigene Variante ist hier die Black-Panel-Technologie, bei der eine spezielle Polycarbonatfolie mit dahinter befindlicher Lichtquelle zum Leuchten gebracht wird. © Covestro

Der Fahrzeugbau befindet sich weltweit im Umbruch. Alternative Antriebstechnologien wie die Elektromobilität, neue Formen der Konnektivität und das autonome Fahren erfordern völlig neue Fahrzeugkonzepte. Dazu gehört auch ein neu gestalteter Frontbereich – ein individuelles „Gesicht“ – des Autos, mit fugenlosen, glasartigen Oberflächen, die multifunktional nutzbar sind. Durch Kombination seiner Folien- und Verscheibungstechnologien hat Covestro eine Studie für ein innovatives Frontmodul entwickelt, das Lösungen für viele Anforderungen der Autoindustrie bietet. Das Unternehmen stellt das Konzept zeitgleich auf der Fakuma in Friedrichshafen und der Internationalen Zuliefererbörse (IZB) für die Autoindustrie in Wolfsburg vor.

Design mit hoher Funktionsintegration

Den Frontbereich künftiger Automobile sieht Covestro geprägt von dreidimensionalen, fugenlosen und glasartigen Oberflächen – der klassische Kühlergrill habe ausgedient. Dahinter stehe nicht nur der Wunsch von Autoherstellern, ihre Fahrzeuge durch ein möglichst individuelles Design vom Wettbewerb abzugrenzen. Sie müssen auch immer mehr Funktionen auf begrenztem Raum unterbringen.

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Bereits durch verschieden dekorierte oder semitransparente Folien lässt sich der Frontbereich auf mannigfache Weise gestalten. Hinzu kommen zum Beispiel Licht- und Signalfunktionen, wie sie etwa für die Kommunikation zwischen einem autonomen Fahrzeug und Passanten benötigt werden. Eine eigene Variante ist hier die Black-Panel-Technologie, bei der eine spezielle Makrofol-Polycarbonatfolie mit dahinter befindlicher Lichtquelle zum Leuchten gebracht wird. Im ausgeschalteten Zustand sehen Passanten nur eine schwarze Oberfläche.

Der Aufbau des Frontmodul-Prototyps besteht aus einer Makrofol-Folie, die je nach Kundenanforderung dekoriert werden kann, zum Beispiel mit einem farbigen Motiv oder einem Unternehmenslogo. Das klassische Logo aus Metall wird dabei durch eine moderne Variante ersetzt.

Dieser Verbund wird mit Hilfe der Film-Insert-Molding-Technologie (FIM) mit transparentem Makrolon-Polycarbonat überspritzt. Aufgrund der ebenen Oberfläche und der Tiefenwirkung des Polycarbonats entsteht eine glasähnliche Optik. Darüber hinaus wird durch die Verwendung der Folie trotz ebener Oberfläche ein dreidimensionaler Effekt erzeugt. Als äußerste Schicht wird eine ebenfalls transparente, kratzbeständige Hartbeschichtung aufgetragen.

Durch Kombination von Polycarbonat-Spritzguss und Polycarbonatfolien mit der Beschichtung entsteht ein leichtes, multifunktionales Bauteil mit den gewünschten Eigenschaften für den Einsatz im Auto-Exterior. Sie ermöglicht zudem ein glasähnliches Design mit enormer Tiefenwirkung und eingebetteten, mehrdimensionalen Strukturen, die noch mit Lichtfunktionen verstärkt werden können. Der Aufbau kann für Radar- und Lidar-Sensoren durchlässig gestaltet, aber auch mit Heizdrähten für die Enteisung ausgestattet werden.

Polycarbonat schützt Herzstück der Elektromobilität

Neben anspruchsvollen designerischen und funktionalen Lösungen fordern die neuen Technologien im Automobilbau auch „unter der Haube“ alternative Lösungen. Das gilt speziell für Elektro- und Hybridfahrzeug. Deren Herzstück ist meist eine Lithium-Ionen-Batterie. Um eine Vielzahl von Batteriezellen präzise und auf engem Raum positionieren zu können, müssen Zellhalter und -rahmen sowie Gehäuse-Bauteile sehr dimensionsstabil und mechanisch robust sein. Je nach Konstruktionsprinzip des Batteriepacks muss der Werkstoff zudem flammwidrig sein und bereits bei geringen Wanddicken bis herab zu 0,75 Millimetern die Kategorie V-0 der Flammschutzklassifikation UL94 der Underwriters Laboratories erfüllen.

Covestro verfügt nach eigenen Angaben über vieljährige Erfahrung bei der Ummantelung von Lithium-Ionen-Akkus für Laptops und andere elektronische Geräte. Dafür hat das Unternehmen verschiedene Polycarbonat-Blends entwickelt, die die genannten Anforderungen erfüllen und zudem in einem weiten Temperaturbereich – vor allem bei Minusgraden – ausgesprochen schlagfest sind. Zur Fakuma sollen verschiedene Batteriemodule, Zellhalter, Crash-Absorber und andere Produkte präsentiert werden.

Flammgeschützte Werkstoffe

Bei Zellhaltern und der Integration von Batteriezellen zu Modulen kommt dem Flammschutz eine besondere Bedeutung zu. Die Eigenschaften der im Umfeld der Batterie eingesetzten Materialien spielen eine entscheidende Rolle, um die vielfältigen Funktions- und Sicherheitstests am fertigen Bauteil zu bestehen, und tragen zu einem über den gesamten Lebenszyklus sicheren Betrieb der Batterie bei

Für Zellhalter und Batteriemodule ist ein flammgeschützter Polycarbonat-ABS-Blend (Acrylnitril-Butadien-Styrol) des Typs Bayblend FR geeignet. Er ist temperaturbeständig und dimensionsstabil, und die Teile können effizient im Spritzguss hergestellt werden. Der Kunststoff findet auch Einsatz in mobilen Greenpack Wechselakkus des gleichnamigen Herstellers aus Berlin.

Der auf der Fakuma ausgestellte Crash-Absorber besteht aus dem PC-PBT (Polybutylen-Terephthalat)-Blend Makroblend KU-2 7912/4. Der Werkstoff überzeuge durch sehr hohe Schlagzähigkeit und besonders große Duktilität bei niedrigen Temperaturen. Die Bienenwabenstruktur leistet ihren Beitrag zur extremen Schlagbeständigkeit des Crash-Absorbers.

Ein besonderes Material sind zudem noch die hochgefüllten Polycarbonate der Makrolon TC-Produktfamilie, die zum Beispiel bereits für Kühlkörper in LED-Lampen eingesetzt werden. Diese Produkte sind thermisch leitfähig, zugleich als elektrisch isolierende Variante erhältlich, und können so einen Beitrag zu einem effizienten Thermomanagement von Batterien leisten.

Batterie-Pack für Härtebedingungen

Enduros müssen für alle Wind- und Wetterverhältnisse gerüstet sein, aber vor allem auch hohe mechanische Anforderungen überstehen. Auch bei diesen Geländemotorrädern geht der Trend zum elektrischen Antrieb. Das kalifornische Unternehmen Alta Motors ist ein führender Hersteller solcher Maschinen. Die Batterie unter dem Namen Alta Pack ist mit einer Ummantelung aus dem extrem schlagzähen PC-PBT-Blend Makroblend ausgestattet. Covestro treibt die sichere Integration von Lithium-Ionen-Zellen in der Traktionsbatterie von Elektrofahrzeugen voran. Im kommenden Jahr plant das Unternehmen die Teilnahme an Branchenveranstaltungen wie dem Battery Experts Forum im April in Frankfurt am Main und der Battery Show im Mai in Stuttgart.

Fakuma: Halle B4, Stand 4206

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