Polycarbonate

Konzepte für E-Mobilität und autonomes Fahren

Funktionale Materiallösungen auf Basis von Polycarbonat. Weltweit ist Mobilität eines der wichtigsten Themen. Trends wie autonomes Fahren, Konnektivität, Elektrifizierung und „Shared Mobility“ erfordern neue und innovative Fahrzeugkonzepte und Technologien. Die Mobilität der Zukunft steht aber auch im Zeichen der Nachhaltigkeit: Sie soll umweltverträglich sein, Emissionen auf ein Minimum reduzieren und sparsam mit Ressourcen umgehen. Funktionale Kunststofflösungen werden eine wichtige Rolle spielen, um eine wirtschaftliche, nachhaltige, sichere und individuelle Integration zu gewährleisten.

Beispiel für Kunststoffe in Außenanwendungen: Fugenlose Integration von Lidar-Sensoren in einer Frontstruktur aus Polycarbonat. (Bild: Covestro)

Auf dem VDI-Kongress „Plastics in Automotive Engineering“ am 14. und 15. März 2018 in Mannheim präsentiert Covestro neue und bewährte Kunststoffkonzepte auf Basis von Polycarbonat. Der Werkstoff erfüllt wichtige Anforderungen in so unterschiedlichen Anwendungen wie der Integration von Beleuchtung und Sensorik, einer neuartigen Rundumverscheibung, der funktionalen Gestaltung des Autoinnenraums sowie der Integration von Lithium-Ionen-Batterien im elektrischen Powertrain. Darüber berichtet der Autor in einem Vortrag auf dem VDI-Kongress.

Schlüsselwerkstoff für künftige Mobilität
Viele künftige Funktionalitäten leiten sich aus der Elektro- und Elektronikindustrie ab, ganz gleich, ob es um Elektroantrieb oder Batterietechnologie geht, um Sensorik, Konnektivität oder künstliche Intelligenz. Polycarbonat wird dort bereits seit Jahren eingesetzt, ebenso wie in der Automobilindustrie. Aufgrund seiner herausragenden Eigenschaften kann der amorphe Kunststoff auch als Schlüsselwerkstoff für künftige Mobilität dienen.

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Die Rundumverscheibung aus spritzgegossenen Elementen sowie die Integration glasartiger Karosserieteile ermöglichen eine große Designfreiheit und Funktionalität und leisten ihren Beitrag zur Sicherheit von Insassen und anderen Verkehrsteilnehmern. Im Autoinnenraum sorgt die gute Wärmedämmung von Polycarbonat zudem für ein effektives Thermomanagement: Die Klimaanlage verbraucht weniger Energie beim Heizen und Kühlen, was bei Elektroautos zu größerer Reichweite führt. Mit solchen Entwicklungen engagiert sich Covestro beim VDI-Kongress an einem Spezialtag zu diesem Thema.

Beispiel für Kunststoffe in Innenanwendungen Fugenlose Integration multifunktionaler Displays mit Polycarbonat-Folien. (Bild: Covestro)

Hohe Funktionalität
Eine besondere Bedeutung kommt auch der Beleuchtung mit Hilfe moderner LED-Technik zu, wobei neue Polycarbonat-Optiken fugenlos in große Kunststoffbauteile integriert werden können. Ein weiteres Thema ist die fugenlose Integration von Lidar-Sensoren in einer Polycarbonat-Frontstruktur. Eine 360 Grad-Echtzeit-Umfelderkennung – zum Beispiel mit solchen Infrarot(IR)-basierenden, hochauflösenden Laserscannern – wird beim vollautonomen Fahren essenziell sein.

Um ein Lidar-System nicht sichtbar in künftige Bauteile und Designs integrieren zu können, wurde eine neue Polycarbonat-Farbtechnologie auf Basis der Black-Panel-Technologie entwickelt. Sie garantiert ein Höchstmaß an IR-Transmission im geforderten IR-Laser-Wellenlängenbereich.

(Fast) unbegrenzte Gestaltungsfreiheit
Auf dem Weg zu marktgängigen Produkten spielen Designer eine wichtige Rolle. Sie greifen Ideen auf und verleihen den Komponenten Ästhetik und Funktionalität, sind oft auch diejenigen, die die Entscheidung über die Materialwahl maßgeblich beeinflussen. Covestro bietet Designern, Entwicklern und Konstrukteuren viel Freiraum zur individuellen Gestaltung von Innenraum und Karosserie.

Dabei kommt es auch auf die optischen und haptischen Materialeigenschaften an. Covestro nutzt die Ausstellung des VDI-Kongresses, um Besuchern einen breiten Querschnitt seiner Materiallösungen für künftige Mobilität zu präsentieren. An der Sample Bar laden Hunderte von Mustern zum Sehen und Fühlen ein.

Auto-Cockpit – individuell und funktional
Der Innenraum gestaltet sich für Passagiere zu einem multifunktionalen Lebensraum mit „Function-on-Demand“-Konzepten und erweitert sich durch den Einsatz großer Fensterflächen, die bei Bedarf auch funktional genutzt werden können. Beleuchtungsfunktionen im Interior sorgen für ein angenehmes Ambiente und für die räumliche Orientierung dank moderner LED-Technik, die momentan eine Phase der intensiven Weiterentwicklung erlebt – nicht zuletzt getrieben durch neue Konzepte für Front- und Rückscheinwerfer.

Die Zahl an Displays und Touchscreens im Autointerieur wird mit fortschreitender Digitalisierung und Vernetzung (Konnektivität) sowie gemäß den Entwicklungen zum autonomen Fahren stark zunehmen. Ein aktueller Trend sind großflächige, dreidimensionale Bildschirmdesigns, die sich fugenlos in die Oberflächen von Instrumententafeln, Mittelkonsolen, Tür- und Sitzverkleidungen integrieren lassen und so ein geschlossenes Bild vermitteln.

Wichtig sind ein kontrastreiches Bild und gut lesbare Informationen – auch bei widrigen Lichtverhältnissen. Displays dürfen Licht nicht reflektieren und nicht blenden (anti-glare). Speziell für Einfassungen und Blenden solcher Anzeigen hat Covestro großflächig verformbare, in zwei Stufen aushärtende Folien der Marke Makrofol HF entwickelt, die je nach optischen Anforderungen von hochglänzend bis fein-matt eingestellt werden können und dabei chemikalien- und kratzbeständig sind.

Mobilität treibt die Entwicklungen
Das Fahrzeug und die Mobilität der Zukunft ändern sich disruptiv. Auf die eingespielten Entwicklungsketten in der Automobilindustrie – vom Kunststofferzeuger bis zum OEM – kommen völlig neue Herausforderungen zu, die angesichts der langen Entwicklungs- und Qualifizierungszyklen zügig angegangen werden sollten. Serientaugliche Lösungen im Automobil sind letztlich nur partnerschaftlich entlang der Wertschöpfungskette zu erzielen.

Der Beitrag basiert auf einem Manuskript von Dr. Eckhard Wenz, Covestro Deutschland.

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