Komponenten und Bauteile schneller realisiert

Themenpark Leichtbau – mit diesem neuen Highlight im Rahmen der Industrial Supply hat die Hannovermesse 2010 die Aufmerksamkeit auf eines der bedeutendsten Themen der kommenden Jahre gelenkt. Mit rund 1500 Anbietern aus mehr als 50 Ländern ist die Leitmesse Industrial Supply der wohl weltweit bedeutendste Schauplatz für Trends und Innovationen im Zuliefersektor. In seiner technologischen Themenbreite bietet er die ideale Plattform für das Querschnittsthema Leichtbau. Denn dieses beschränke sich nicht allein auf das Thema Werkstoffe, betont Professor Holger Hanselka, der Leiter des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt. „Es ist immer die Kombination aus Werkstoff und konstruktiver Gestaltung.“

Komponenten und Baugruppen werden vielfach – zunehmend unter dem Aspekt Leichtbau – in partnerschaftlicher Zusammenarbeit zwischen Werkstoffentwickler, Systemlieferanten und OEM entwickelt. Einige nennenswerte Beispiele präsentierte die Contitech AG aus Hannover. Der nach eigenen Angaben weltweit größte Spezialist für Kautschuk- und Kunststofftechnologie entwickelt und produziert Funktionsteile, Komponenten und Systeme für die Automobilindustrie und andere wichtige Industrien. Dabei erweist sich die Zusammenarbeit mit Partnern als äußerst erfolgreich.

Die Automobilbranche suche zum Beispiel für ihre Kunden von heute und morgen nachhaltige Lösungen für den automobilen Leichtbau, die auch ästhetischen Ansprüchen genügen sollten, so Contitech. Um solche Lösungen zu schaffen, haben die Contitech Vibration Control, Hersteller von Motorlagerungselementen für den Automobilbau, und die BASF ihre Stärken gebündelt. Ein Ergebnis dieser Zusammenarbeit ist eine innovative Pendelstütze für den neuen Porsche Panamera, der mit einer Leistung von bis zu 500 PS besondere Anforderungen an die Motorlagerung stellt. Das Hochleistungsverbundbauteil – aus einem hochfesten Polyamid der Ultramid CR-Familie und einer funktionsoptimierten Naturkautschukmischung der NR+-Gruppe – sorgt für stabile Abstützung von Motordrehmomenten bis zu 650 Nm bei sehr guter Akustik und Fixierung des Motors im Fahrzeug. Im Vergleich zu einer metallischen Komponente mit vergleichbarer Funktionalität spart der Sportwagenbauer 35 % an Gewicht ein.

Da die Pendelstütze bei geöffneter Motorhaube zu sehen ist, hat ihr Contitech Vibration Control, in enger Abstimmung mit der Porsche-Designabteilung, eine optisch ansprechende, genarbte Oberfläche verliehen. „Die Pendelstütze muss im Betrieb hohe Lasten aufnehmen können, soll aber als Sichtteil auch ästhetischen Anforderungen genügen. Wir haben das Bauteil deshalb in einem Spezialwerkzeug mit optisch besonders hochwertiger Oberfläche gefertigt“, berichtet Stefan Wöhler, verantwortlicher Produktentwickler bei Contitech Vibration Control.

Simulation erspart Zeit und Kosten

Mit Hilfe des inzwischen universell einsetzbaren Simulationspakets „Ultrasim“ der BASF wurde das Bauteil – von Beginn an in dem Polyamid „Ultramid“ der BASF entwickelt – fast komplett am Computer gestaltet. „Als Werkstoffspezialist und Entwicklungspartner unterstützt die BASF auf diese Weise ihre Kunden intensiv mit einer inzwischen mehrfach praxiserprobten Simulationstechnologie“, erklärt Bernhard Aumer, Experte für das Simulationspaket bei der BASF.

In wenigen Berechnungsschleifen hat die BASF ein Bauteilkonzept erstellt, das von Contitech Vibration Control, dem verantwortlichen Systemlieferanten für das gesamte integrierte Elastomerlager und Verbundbauteil, direkt in eine serienfähige Konstruktion umgesetzt wurde. Es waren keine zusätzlichen Versuche an Prototypen notwendig und Optimierungsschleifen konnten auf ein Minimum reduziert werden. In der Fahrzeugentwicklung stellt das eine enorme Zeit- und Kostenersparnis dar. Die geforderten Eigenschaften wurden durch Prüfstandversuche bei Contitech Vibration Control und Fahrzeugversuche bei Porsche bestätigt.

Auch bei der Entwicklung eines Getriebequerträgers aus dem Kunststoff Polyamid setzten die Partner das Simulationspaket Ultrasim erfolgreich ein. Der Getriebequerträger – ein hoch belastbares Strukturbauteil, das im neuen BMW 5er Gran Turismo 550i serienmäßig zum Einsatz kommt – ist die direkte Verbindung zur Motor-Getriebe-Lagerung. Er trägt zur Gesamtsteifigkeit des Fahrzeugs bei und stützt Kräfte und Momente der Motor-Getriebe-Einheit ab. Contitech fertigt das Bauteil im Spritzgussverfahren. Im Vergleich zu Aluminium führt die Verwendung von Ultramid A3WG10 CR zu einem um 50 % reduzierten Gewicht des Bauteils. Der Querträger, den Contitech Vibra- tion Control in enger Abstimmung mit BMW und BASF entwickelt hat, erhielt schon wenige Tage nach dem Serienstart des Fahrzeugs eine Auszeichnung: Bei der Vergabe des Innovationspreises der Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e. V. (AVK) erreichte er den ersten Platz in der Kategorie Industrie.

Neben der Gewichtsersparnis – gegenüber einem analogen Metallbauteil 1 kg – ging es bei der Entwicklung des Getriebequerträgers auch darum, eine optimale Fahrzeugakustik und Crashsicherheit sicher zu stellen. Aufwändige Testreihen belegen, dass beide Ziele voll erreicht wurden. Den Entwicklern gelang es zudem, das Bauteil optimal an den vorhandenen Bauraum anzupassen. Und darüber hinaus erfüllt der Getriebequerträger aus Kunststoff auch vollständig die hohen Temperaturanforderungen, die sich aus der Nähe zur Abgasanlage ergeben.

Auch weitere Komponenten im Motorraum werden unter Einsatz von Kunststoffen auf künftige Anforderungen zugeschnitten. So bringt Contitech zusammen mit Partnern der Automobilindustrie mit Schläuchen und Schlauchleitungssystemen rund um den Turbolader maßgeschneiderte Lösungen zur schnellen Serienfertigung. Für kommende Generationen hoch aufgeladener Motoren werden anpassungsfähige und temperaturbeständige Schläuche benötigt, die für Überdrücke oberhalb von 3 bar geeignet sind, und das bei unterschiedlichen Durchflussmedien.

Ladeluftkrümmer für Drücke bis 4 bar

Contitech Fluid Technology hat dazu einen flexiblen Hybridschlauch entwickelt, der die Vorteile aus extrudiertem und gestricktem Schlauch mit denen gewickelter Schläuche verbindet und erstmals all diesen Anforderungen gleichermaßen entspricht. „ Dabei können für unterschiedliche Temperaturen unterschiedliche Gestrick- und Kautschukwerkstoffe kombiniert werden“, erklärt Entwickler Robert Dill die beeindruckende Vielseitigkeit. Die Ladeluftkrümmer, die mit der auch für andere Anwendungen geeigneten Hybridtechnik hergestellt werden, sind für Überdrücke oberhalb 3,5 bar vorgesehen. Neue Hightech-Strickschläuche sind mit der E-Klasse von Mercedes-Benz in Serie gegangen. Die Ladeluftschläuche sind für Drücke von 3,2 bar ausgelegt – ohne Abstriche bei der komplexen Kontur. Für eine spezielle Anwendung wurde der Schlauch sogar schon mit 4 bar Überdruck geprüft.

Allein diese Beispiele zeigen, wie Partner unter Verwendung von Kunststoffen sowie innovativen Berechnungs- und Fertigungsmethoden Komponenten schneller, leichter und kostengünstiger zum Einsatz bringen können.

Contitech;

Telefon: 0511 938-1304; E-Mail: mario.toepfer@contitech.de