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Hintergrund der jüngsten Kooperation von Bielomatik, Neuffen, und Kautex Textron, Bonn, ist die Suche nach einer Lösung, um die emissionssteigernden Schnittstellen an blasgeformten Tankschalen zu vermeiden. Treiber der Entwicklung ist das von dem California Air Resources Board (CARB) entwickelte Programm für die Einführung von Low Emission Vehicles (LEV). Mit diesem gestaffelten Programm sollen PKW und leichte LKW durch Fahrzeuge ersetzt werden, die in der finalen Zero Emission Vehicle (ZEV) Version keine Abgas- und Verdunstungsemissionen von Kohlenwasserstoffen mehr aufweisen. Die zugehörige LEV I Vorschrift wurde ab 1996 zur Pflicht und ging mit niedrigeren Emissionsgrenzwerten und verlängerten Gewährleistungsfristen einher.

Für Neufahrzeuge  –  ab Modelljahr 2004 – erfolgte in Form der LEV II Vorschriften eine weitere Verschärfung. Mit dem Programm „Partial Zero Emission Vehicle“ (PZEV) wurden die Emissionsgrenzwerte für Kohlenwasserstoffe letztlich auf 0,35 g pro Tag bei einer Fahrzeuglebensdauer von 15 Jahren festgelegt – beginnend mit Modelljahr 2005.

Beiden Unternehmen haben sich daher als Ziel gesetzt, Kunststofftanksysteme zu produzieren, die den gesteigerten Anforderungen gerecht werden. Der Tankhersteller aus Bonn setzt dabei auf blasgeformte mehrschichtige Tanksysteme mit EVOH-Barriereschicht (Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer). Der Kooperationspartner aus Neuffen steuert das benötigte Produktionsequipment bei, um die Funktionskomponenten mit der Tankblase zu verschweißen.

Bei konventionellen Produktionsverfahren für PZEV-Kraftstofftanks wird die coextrudierte Tankschale zum Anbringen von Funktionsbauteilen – beispielsweise Ventilations-Elemente – durchstoßen, und die Bauteile von außen auf den Tank geschweißt. In der Folge entstehen mehr Emissionen durch die damit erzeugte Schweißschnittstelle zur Folge.

Als Ergebnis der Zusammenarbeit steht nun ein In-Tank-Schweißverfahren serienreif zur Verfügung. Das End-of-arm-Werkzeug ermöglicht die Schweißung direkt an der Innenseite einer blasgeformten Tankschale. Gewöhnlich wird hierbei ein PE-Schweißteil mit der Tankinnenseite aus HDPE unter Verwendung von Heizspiegeltechnik verbunden. Durch spezielle angepasste Geometrien an der Tankschale lassen sich die Schweißflächen während des Schweißprozesses mit Niederhaltern von außen stabilisieren.

Durch die am Tank vorhandene Öffnung mit 130 mm Durchmesser für das Kraftstoff-Fördermodul lässt sich das End-of-arm-Werkzeug mit konventioneller Robotertechnik in das Tank-innere einführen. Dabei können Schweißpositionen im Tankinneren erreicht werden, die bis zu 80 cm von der Fördermodulöffnung entfernt sind. Verschweißt werden die Kunststoffe dort mit der bewährten Heizspiegeltechnologie. Das auf diese Weise gefertigte Tanksystem weist keine zusätzlichen Durchbrüche durch die Tankwandung und somit durch die EVOH-Barriereschicht auf.

 

Autoren

Dr. Thomas Wagner
ist Director Engineering bei Kautex Textron, Bonn.
Thomas.Wagner@kautex.textron.com
Tobias Schuler
ist Gruppenleiter Konstruktion Tank bei Bielomatik Leuze,
Neuffen
Tobias.Schuler@bielomatik.de

Fakuma 2014: Halle/Stand A4/4011