Leichtbau mittels Fluidinjektion - Besuchen Sie uns auf der K 2016

Leichtbau mittels Fluidinjektion
Besuchen Sie uns auf der K 2016

Am 19. Oktober 2016 ist es wieder soweit, die K Messe öffnet ihre Tore und präsentiert wieder das gesamte Spektrum der Kunststoff- und Kautschukbranche:
vom neuesten Stand der Technik über wegweisende Innovationen bis hin zu visionären Entwicklungen.

Wir freuen uns umso mehr, dass wir auch in diesem Jahr unsere Anlagentechnologie und die innovativen Möglichkeiten der Fluidinjektion, gemeinsam mit unseren Partnern WOOJIN PLAIMM, AKRO-PLASTIC und M.TEC präsentieren können.

Besuchen Sie uns auf dem Stand von WOOJIN PLAIMM in Halle 15 / Stand 15D58 und lassen Sie sich von uns inspirieren zum Thema Leichtbau.


Leichtbau wird zu einem immer größer werdenden Thema in allen Lebensbereichen.

Im Automobilbereich ist der Leichtbau kaum noch wegzudenken aufgrund der stetig steigenden Anforderungen an die Gewichtsreduzierung bei gleichzeitiger Verbesserung der Performance. Heutige Emissionsvorschriften sind kaum noch einzuhalten ohne entsprechende Gewichtsoptimierungen, aber auch bei der Fahrdynamik spielt das Gewicht und dessen Verteilung eine entscheidende Rolle.

In den Anfängen wurde die Fluidinjektion hauptsächlich eingesetzt um Oberflächen zu verbessern oder komplexe Geometrien zu ermöglichen, die sich sonst nicht hätten herstellen lassen. Heute ist die Aufgabenstellung deutlich komplexer und stellt ganz andere Herausforderungen an die Bauteile und das Herstellverfahren:

• Geringeres Gewicht
• Festigkeiten mind. Auf dem Niveau von konventionellen Bauteilen
• Integrierbarkeit in heutige Fertigungsprozesse
• Funktionsintegrationen
• Erfüllung interner und internationaler Vorschriften (Emission, Crash, Geräusch…)
• Sichere Prozesstechnik
• Geringe Kosten

Erste Beispiele für Fluidinjektions-Bauteile mit dieser Zielsetzung im Automobil waren Medienleitungen aus Kunststoff. Mitte des letzten Jahrzehnts hat das Kunststoff-Kühlwasserrohr in Europa seinen Anfang genommen und ist heute kaum noch aus dem Motorraum wegzudenken. Gefolgt sind dann Anwendungen wie Peilstabführungen und diverse Stutzen. Aber das Potential im Motorraum ist bei weitem noch nicht ausgeschöpft.
Hier können wir z.B. an integrierte Leitungen in der Ölwanne oder der Zylinderhaube denken.

Ein relativ neues Gebiet mit starkem Wachstum sind unterschiedlichste Strukturbauteile.
Das Kupplungspedal in WIT (Wasserinjektionstechnik) ist schon seit einigen Jahren in Serie. Einen weiteren Innovationsschritt macht diese Anwendung durch die Substitution von Glasfasern zu Carbonfasern. Das Material B3 ICF15 für diese Serienanwendung wird von AKRO-PLASTIC aus Niederzissen zur Verfügung gestellt. Es ist optimiert für den Wasserinnendruckprozess und wird in sehr engen Kohlefasertoleranzen produziert. Dies ermöglicht das volle Potential der PME Anlagentechnik auszunutzen und somit Bauteile mit höchstmöglicher Präzision und einer Gewichtstoleranz kleiner 0,5% herzustellen.
Zugleich überbietet es dabei die Festigkeit eines glasfaserverstärkten Polyamids bei nochmaliger Reduzierung des Bauteilgewichts um 12,5%.

Diese Anwendung können Sie auch auf der K-Messe auf unserem Gemeinschaftsstand mit WOOJIN PLAIMM (Halle 15, Stand 15D58) als Live-Präsentation sehen.

Die nächste Entwicklungsstufe wird hier ein Bremspedal mittels Fluidinjektion sein, bei dem verschiedene Techniken zur Verstärkung und Gewichtsoptimierung kombiniert werden.

Ein weiteres, neues Einsatzgebiet sind die Strukturen von Sitzen im Automobilbereich. Auch hier führen die gezielte Kombination von passenden Materialien, Kanälen zur besseren Füllung und Steifigkeitserhöhung, sowie gezielte, partielle Verstärkungen mit unidirektionalen Fasern zu leichten und kostengünstigen Sitzen, die allen Anforderungen gerecht werden.

Neue Prozessvarianten bei der WIT ermöglichen auch im Bereich der Karosseriestrukturen ganz neue Möglichkeiten. Noch vor nicht allzu langer Zeit war die Kombination von Langglasfaser verstärkten Polymeren mit WIT eine kaum zu lösende Herausforderung.
PME hat sich dieser Herausforderung gestellt und durch neue Prozessvarianten Bauteile wie Frontends, Fahrgasttüren oder auch Ersatzradmulden ermöglicht.

Neben der Herstellbarkeit spielt aber auch die Bauteilauslegung mit dessen Berechnungen eine sehr wichtige Rolle, um solche Bauteile realisieren zu können.

Gemeinsam mit unserem Partner M.TEC bieten wir unseren Kunden ein ganzheitliches Portfolio an – von der Idee bis hin zum serienreifen Produkt.
Dies umfasst Engineering in allen Phasen der Bauteilentwicklung: Konstruktion, Simulation und Berechnung, Verfahrensentwicklung sowie Werkzeug- und Produktionstechnik.

Die Ingenieure von M.TEC verfügen über ein umfassendes Know-how bei der Realisierung innovativer Leichtbaustrukturen. Sowohl im Bereich der Faserverbundwerkstoffe als auch in der Hybridbauweise entwickeln sie werkstoff- und fertigungsgerechte Lösungen.

Entscheidend bei den Composites ist es, bereits vor der CAD-Konstruktion die ideale Bauteilstruktur zu finden. Dies erfordert ein Umdenken im Entwicklungsprozess. Direkt nachdem der Bauraum  definiert und die mechanischen Randbedingen festgelegt sind, wird mittels Simulation die optimale Struktur der Bauteile ermittelt. Diese Berechnungen bestimmen die Geometrie des Bauteils bereits maßgeblich, so dass schon das erste Bauteildesign belastungsoptimal gestaltet werden kann.

Bei der Entwicklung von Leichtbauteilen geht es neben der Materialeinsparung vor allem darum das für den Anwendungsfall richtige Material mit einer belastungsgerechten Struktur zu kombinieren. Dabei müssen bereits in der ersten Entwicklungsphase sämtliche Einflussfaktoren aus der Fertigung mit einbezogen werden. Der Fertigungsprozess hat beim Einsatz von Leichtbaumetallen, Faserverbundwerkstoffen und hybriden Strukturen ausschlaggebenden Einfluss auf die Orientierung von Fasern und Strukturen und somit auch auf die Belastbarkeit des Bauteils.

Der integrative Simulationsansatz von M.TEC berücksichtigt sowohl die Ergebnisse der mechanischen FEM-Berechnung als auch das anisotrope Werkstoffverhalten.
Den Ingenieuren von M.TEC steht somit ein spezielles Materialmodell zur Verfügung, mit dem das Verhalten der Composites sowohl bei statischen Lasten als auch bei hochdynamischen Vorgängen bis hin zum Versagen nachgebildet und beurteilt werden kann. Dies stellt die beanspruchungs- und verfahrensgerechte Gestaltung des Bauteils sicher.

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