Kunststoffe im Automobil

Turbo-Kunststoff

Hochleistung dank Kunststoff: In Kraftfahrzeug-Turboladern stellen Kunststoffbuchsen in aggressiver Umgebung und bei hohen Temperaturbelastungen die feinfühlige Steuerung sicher.

Mit ihrem Eigenschaftserhalt bei hohen Temperaturen unterstützen reibungsarme Führungsbuchsen auch unter Einwirkung aggressiver Abgase die Funktionsfähigkeit der Regeltechnik für das einströmende Abgas.

Zur Führung der Schubstangen von Wastegate-Aktuatoren, die den Druck des in den Lader einströmenden Abgases regeln, laufen in einer speziellen Polyimid-Variante der Vespel-Reihe. Geringe Reibung, Steifigkeit und Dimensionsstabilität auch bei langzeitiger Einwirkung hoher Temperaturen und aggressiver Abgase, die die präzise Funktion der Regelsysteme über die gesamte Kfz-Lebensdauer unterstützen, waren die Forderungen der Konstrukteure bei der Materialwahl.

Kleine aufgeladene Motoren ermöglichen signifikante Verringerungen des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasemissionen. Dabei sind moderne Lader so ausgelegt, dass sie schon bei niedrigen Drehzahlen hohen Ladedruck erzeugen und damit eine unerwünschte Anfahrschwäche, das „Turboloch“ vermeiden. Wastegate-Aktuatoren dienen dazu, den Druck der in den Lader einströmenden Abgase bei steigender Motordrehzahl zu begrenzen und auf den zur Fahrsituation passenden Wert zu regeln. Dank der Kunststoff-Führungsbuchsen bewegen sich die metallenen Schubstangen laut Werkstofflieferant Dupont ungeschmiert und unter allen Betriebsbedingungen leichtgängig, mit hoher Gleichmäßigkeit und nur minimaler Hysterese.

Im direkten Umfeld der Führungsbuchsen bewirken die bis zu 1050 °C heißen Abgase in der Turbine des Turboladers und die Enge im Motorraum Betriebstemperaturen von über 220 °C. Wie der Kfz-Zulieferer berichtet, hatten umfangreiche Tests zuvor gezeigt, dass alternative Materiallösungen, wie Buchsen aus technischen Thermoplasten, bei diesen hohen Temperaturen versagten. Die gewählte Variante kombiniere ein hochtemperaturbeständiges Polyimid mit einem Graphit-Füllstoff, um die Anforderungen an Verschleißfestigkeit und geringe Reibung zu erfüllen. Seine Wärmeformbeständigkeit liege bei 360 °C und auch bei langzeitiger Hitzeeinwirkung sowie im Kontakt mit aggressiven Abgasen bleibe die weitestgehend erhalten. Wie sich im weiteren Verlauf der Tests gezeigt habe, ermöglichen die daraus gefertigten Buchsen einen gleichmäßigen Betrieb der Schubstange während des gesamten Prüfzyklus. Und dank der hohen Schlagzähigkeit und Festigkeit des Werkstoffs halten die Führungsbuchsen auch starken mechanischen Beanspruchungen während der Montage stand.

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Führungsbuchsen sind ein typisches Anwendungsbeispiel für Formteile aus diesem Werkstoff in der Großserienproduktion. Zu weiteren Standardanwendungen gehören Gleitlager, Anlaufscheiben und Gleitringdichtungen, beispielsweise in Pkw- und Nutzfahrzeug-Automatikgetrieben. Darüber hinaus werden Halbzeugen, wie Rundstäbe, Platten oder Hohlstäbe für die spanende Weiterverarbeitung produziert.

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