Kunststoff-Leichtbau für Nutzfahrzeuge

Die deutschen Nutzfahrzeughersteller haben das Gewicht ihrer Fahrzeuge in den vergangenen Jahren spürbar reduziert. Denn weniger Gewicht bedeutet auch für LKWs, Busse, sowie Baumaschinen und Traktoren nicht nur weniger CO2-Emissionen, sondern auch einen geringeren Verbrauch und damit niedrigere Betriebskosten. Aber – im Gegensatz zum PKW sind Nutzfahrzeuge reine Investitionsgüter. Das ist ein wichtiger Unterschied.

Innovationstreiber für neue Werkstoffe und Konstruktionsweisen sind daher weniger imagefördernde Nachhaltigskeitsziele als vielmehr handfeste wirtschaftliche Interessen. „Weniger Eigengewicht bedeutet beim Nutzfahrzeug vor allem mehr Nutzlast – für den Fahrzeugkäufer das zentrale Kriterium“, resümiert Matthias Wissmann, Präsident des VDA Verband der Automobilindustrie, Berlin.

Ein weiterer Unterschied ist, dass bei den Schwergewichten der Straße häufig noch sehr viel Leichtbau-Potenzial durch konstruktiven Leichtbau zu heben ist. Nutzfahrzeuge bestehen auch heute noch zu einem erheblichen Anteil aus Stahl. „Dabei sind die Verarbeitungstechniken ein Schlüssel zur Gewichtsreduzierung“, so Wissmann weiter. „So wird beim Trailer jedes überflüssige, nicht tragende Gramm Stahl konsequent vermieden und verschiedene Werkstoffe kombiniert. Auch Leichtmetalle kommen nicht nur für Pkw, sondern auch im Nutzfahrzeugbau immer häufiger zum Einsatz.“ Leichter noch als Aluminium sind jedoch Kunststoffe. „Ein großes Leichtbaupotenzial gegenüber Stahl und Aluminium besitzen kohlenstofffaserverstärkte Polymere, bei denen die Kohlenstoffasern endlos und multiaxial gerichtet im Bauteil vorliegen“, ist sich Prof. Ulf Breuer, Geschäftsführer des Instituts für Verbundwerkstoffe an der Uni Kaiserslautern, sicher – auch und gerade im Nutzfahrzeugbau.

Nutzfahrzeuge sind langlebige Investitionsgüter

Werden Nutzfahrzeuge leichter, so ergibt sich der wirtschaftliche Vorteil für den Käufer, den Betreiber des Fahrzeugs, aus folgenden Zusammenhängen: Weniger Gewicht bedeutet höhere Zuladung. Oder weniger Spritverbrauch und damit geringere Kosten. Alternativ kann bei gleicher Zuladung in ein kleineres Fahrzeug investitiert werden, was nicht nur Investitions- sondern gleichermaßen die Betriebskosten senkt. Und diese betragen über die vergleichsweise lange Lebensdauer eines Nutzfahrzeugs mit hoher Kilometer-Leistung etwa 80 Prozent der insgesamt für das Fahrzeug anfallenden Kosten. Dennoch dürfen die Anschaffungskosten des leichteren Fahrzeugs gewisse Grenzwerte nicht überschreiten, da sich die Investition in das Fahrzeug andernfalls nicht mehr lohnt. Aus diesem Grund sind einige der im Automobilbau verwendeten Leichtbauwerkstoffe im Nutzfahrzeugbau noch nicht angekommen. „Die Einkaufspreise für CFK liegen – je nach genauem Typ – um den Faktor 20 bis 100 über dem von Stahl. Und die erforderlichen Fertigungsverfahren sind im LKW-Bereich kaum bekannt.

Dies sind bedeutende Hindernisse. Denn was auf der einen Seite an höheren Herstellkosten und Verkaufspreisen durch den Einsatz leichterer Strukturbauteile in Kauf genommen werden muss, das darf auf der anderen Seite nicht größer sein als der Nutzen, der im Betrieb der Fahrzeuge durch Treibstoffeinsparung und CO2-Reduktion, Erhöhung der Nutzlast, an Wartungskostenersparnis und gegebenenfalls höherem Wiederverkaufswert erzielt werden kann“, so Breuer weiter.

Besonders wichtig ist die Lebensdauer der leichten Bauteile. Ein LKW-Leben dauert durchaus 20 und mehr Jahre bei sehr hohen Jahreskilometer-Leistungen – eine lange Zeit und oftmals noch eine zu hohe Beanspruchung für manche Kunststoffe. Die meisten Bauteile im Motorraum und das Chassis sind daher heute noch den Stahl- und Gusswerkstoffen vorbehalten.

„Während im Motorbereich bei hochbeanspruchten Komponenten für kostengünstige Kunststoffe vor allem hohe Temperaturen weiterhin problematisch sind, verhindern im Fahrwerksbereich mangelnde Kenntnisse bezüglich schadenstoleranter Auslegung den vermehrten Einsatz von Faser-Kunststoff-Verbunden“, erklärt Breuer. Im Nutzfahrzeugbau werden kunststoffbasierte Leichtbaumaterialien daher nur dort eingesetzt, wo die Belastungen vergleichsweise niedrig sind: Auf- und Einbauten der Trailer, Stoßfänger, Dächmodule und Türen – vielfach auch als Bestandteil einer gewichtssparenden Sandwichbauweise.

Heterogener Nutzfahrzeugmarkt mit unterschiedlichen Bedürfnissen

Unter Nutzfahrzeugen sind nun nicht nur LKW oder kleinere Transporter zu verstehen. Auch Busse, Land- und Baumaschinen gehören dazu. Betrachtet man diese Fahrzeuge, so spielen jeweils andere Aspekte für den Leichtbau eine bestimmende Rolle. „Im Unterschied zu den LKW verzeichnen kurzfaserverstärkte Kunststoffe bei den Bussen hohe Zuwachsraten, wie sich bei einer laufenden Marktstudie jetzt herauskristallisiert“, berichtet Dr. Wolfgang Seeliger, Geschäftsführer der Leichtbau BW, Stuttgart. Eine wichtige Rolle spielt hier der Trend zum Elektro- oder Hybrid-Bus im Stadtverkehr. „Bei Landmaschinen“, so berichtet er weiter, „spielt Leichtbau besonders bei den landwirtschaftlichen Geräten einer Rolle.

Je leichter zum Beispiel ein funktioneller Arm der Landmaschine zum Ernten oder für die Ausbringung von Agrar-Hilfsstoffen ist, desto länger kann er bei gleichem Gewicht werden. Dementsprechend größer ist die bei einer Fahrt bewirtschaftete Fläche.“ Analoges gilt für Baukräne. Bei den Baufahrzeugen wiederum geht es vielmehr um den Schwerpunkt der Fahrzeuge, der umso tiefer ist, je leichter die Aufbauten sind. Und je leichter die Fahrzeuge insgesamt sind, desto weniger Energie benötigen sie, desto niedriger sind die Betriebskosten.

2012 stellte Lamilux zwei Composite für den großflächigen Einsatz im Fahrzeug-Leichtbau vor. High Strength X-treme und High Strength X-treme Carbon. Als innen- und außenliegende Deckschicht von Sandwichelementen verleihen sie Seitenwand-, Dach- und Bodenkonstruktionen von Lkw-Aufbauten und Trailern eine hohe Stabilität sowie eine lange Lebensdauer bei gleichzeitig geringem Flächengewicht.

Betrachtet man das Innenleben der Nutzfahrzeuge, so fällt auf, dass ein erheblicher Gewichtsanteil vor allem der kleineren Nutzfahrzeuge aus den zum Teil umfangreichen Einbauten resultiert. Daher bietet beispielsweise das Unternehmen Bott, Gaildorf, mit dem System Vario Regale und Ordnungssysteme aus einem optimierten Materialmix an – darunter auch CFK. Dies bringt gegenüber Aluminiumelementen eine Gewichtsreduzierung bis 30 Prozent. Basis des Rettungswagens von BSE, Bruno Scherer Enterprise, einem Anbieter aus Frankreich ist der Citan, ein Kastenwagen von Mercedes Benz. Der blaue Boden im Heck des Fahrzeugs ist wasserfest und besteht aus rutschhemmendem GfK. Auch die herausnehmbare Einrichtung ist aus GfK mit glatten und reinigungsfreundlichen Oberflächen.

Im Vergleich sind Bauteile aus GFK, CFK oder geschäumte Bauteile jedoch noch zu teuer und werden daher beim Bau eines Nutzfahrzeugs nur vereinzelt konstruktiv berücksichtig. Grund sind nicht nur die hohen Faserpreise, sondern auch die Zykluszeiten der Prozesse.

Leichtbauwerkstoffe für Auf- und Einbauten

Diese sind noch um ein Vielfaches zu lang, um die Produkte konkurrenzfähig für den Serieneinsatz zu machen. Allerdings gibt es durchaus vielversprechende Ansätze. Eine davon ist die LFI-Anlage von Krauss Maffei mit Doppel-Shuttle Formenträgersystem, auf der Romeo Rim (Romeo, Michigan, USA) ein zweiteiliges Dach für landwirtschaftliche Nutzmaschinen aus PUR fertigt. Die beständige Lackoberfläche wird mit IMP (In Mold Painting) automatisch direkt im Werkzeug erzeugt. Mit den Abmessungen von cirka 2,5 x 2,1 m und einer Fläche von über fünf Quadratmetern wiegt das komplette, zweiteilige Dach weniger als 23 kg und erfüllt die Anforderungen nach Flexibilität, guter Haltbarkeit, geringem Gewicht und kostengünstiger Herstellung. Dazu trägt auch die Möglichkeit zur Funktionsintegration auf der Rückseite bei, wo Dome und Rippen angebracht sind. Im Zen-trum der Anlage steht der größte bisher von den Münchnern gebaute Formenträger mit einer Werkzeugaufspannfläche von 3.660 x 3.660 mm auf der Werkzeuge mit Gewichten bis 36 t zum Einsatz kommen.

Der Formenträger mit den Maßen 22 x 9,5x 5 m und einer Schließkraft von 400 t ist mit einem „two shuttle system“ ausgerüstet, das zwei Werkzeugunterteile abwechselnd in die Formenschließe einbringt. Während in einem Werkzeug der LFI Prozess und die Reaktionszeit abläuft, kann das zweite Werkzeug entformt und für den neuen Prozess vorbereitet werden. So entsteht alle neun bis zehn Minuten abwechselnd jeweils eines der beiden Elemente für das komplette Dach. Für präzise Bauteildicken und reproduzierbare Prozesse ist der Formenträger mit einer hydraulischen 4-Achs-Parallelitätsregelung ausgerüstet, die auch bei unsymmetrischen Bauteilen oder außermittiger Werkzeug-Aufspannung ein paralleles Schließen der Werkzeuge sicherstellt.

Für den Eintrag des Gemisches werden zwei Industrieroboter, jeweils mit einem LFI-Mischkopf der neuesten Generation ausgestattet, über der Formverfahren. Vorher kann mit zwei weiteren Industrierobotern eine Lackschicht (InMold Painting) und eine Sperrschicht in das Unterwerkzeug eingetragen werden, die verhindert, dass sich die Fasern auf der Sichtseite abzeichnen. Somit werden in einem Arbeitsgang komplett lackierte Bauteile mit sehr guten mechanischen Eigenschaften und hochwertigen Oberflächen hergestellt.

Mittelfristig Spritzgießen – langfristig Umformen

Zusammen mit dem Kooperationspartner Krauss Maffei hat der Leichtbauspezialist Dieffenbacher eine durchgängig automatisierte Produktionslinie zur Herstellung von karbonfaserverstärkten Kunstoffbauteilen mit dem High Pressure Resin Transfer Molding Verfahren (HP-RTM) entwickelt. Das gesamte Produktionssystem umfasst die Systemeinheiten für die Preform-Herstellung, für den Pressprozess und für die anschließende Nachbearbeitung des Bauteils. Es ist eine vollautomatische Fertigungslinie für die Massenproduktion von CFK Bauteilen. Damit sind erstmals kurze Zykluszeiten realisierbar. Schlüsseltechnologie im HP-RTM Prozess ist die automatisierte Herstellung der Halbzeuge, der sogenannten Preforms.

Das Dieffenbacher Preform Center enthält die folgenden Prozessschritte: das Zuschneiden des Karbonfasergewebes, das Auftragen des Binders, das Drapieren in eine formstabile Preform und das anschließende Ablegen in Ladungsträger. Das Besondere ist, dass sich auf dieser Anlage je nach Bedarf dreidimensionale Preformen herstellen lassen, die anschließend zu komplexen CFK Bauteilen verpresst werden. Bisher wurde diese Anlage vor allem in die Automobilindustrie verkauft, ein Einsatz für Nutzfahrzeuge ist aber durchaus denkbar.

Dr. Seeliger dagegen räumt dem Spritzguss faserverstärkter und technischer Kunststoffe bereits kurz- bis mittelfristig hochkarätige Chancen ein: „Ein Beispiel dafür, was mit Kunststoffen möglich ist, stellt der Motorträger für die Mercedes M-Klasse dar. Entgegen aller Annahmen, dass sich dieses Aluminium-Bauteil nicht aus Kunststoff fertigen lässt, hat sich ein kleiner mittelständischer Unternehmer, Joma Polytec, mit Daimler zusammengesetzt. Heute sind diese Teile aus einem kurzfaserverstärkten Kunststoff gespritzt – ohne Einbußen bezogen auf die Gebrauchseigenschaften.“ Seiner Ansicht nach hilft hier die freie Formgebung – die durch die Gussprozesse im Werkzeug möglich sind – die Potenziale des Konstruktiven Leichtbaus auszuschöpfen. „Diese bionischen Strukturen vertragen höhere Lasten bei weniger Gewicht, sind aber häufig nur durch Gießprozesse zu realisieren.“

Technik im Detail

Das LFI-Verfahren (Long Fiber Injection)

Das LFI-Verfahren ist ein Herstellungsverfahren für faserverstärkte Kunststoffbauteile. Der Begriff LFI bedeutet ausgeschrieben Long Fiber Injection, also Lang-Faser Injektion. Als Verstärkungsfasern werden Glasfasern verwendet und als Matrixwerkstoff PUR (Polyurethan). Das Verfahren wurde von Krauss Maffei Kunststofftechnik entwickelt und erstmals 1995 auf der K-Messe vorgestellt.

Beim LFI-Prozess werden die Glasfasern von einem Roving (Rolle) gezogen und in einem Glasfaser-Schneidwerk in Einzelfasern zerschnitten. Die Einzelfasern werden dann in einem speziellen LFI-Mischkopf mit zuvor vermischtem, noch flüssigem PUR benetzt und in die offene Kavität eines Werkzeugs eingetragen. Die Verteilung des PUR-Glasfaser-Gemisches erfolgt durch einen Industrie-Roboter, an dem der Mischkopf befestigt ist. Im folgenden Prozessschritt wird das PUR-Glasfaser-Gemisch im Werkzeug unter Druck verpresst. Ein verwandtes Verfahren hierzu ist das NFI-Verfahren (Natur-Faser-Injektion), bei dem Naturfasern statt Glasfasern verarbeitet werden.

Das LFI-Verfahren ist vergleichbar mit dem SRIM-Verfahren (SRIM = Structural Reaction Injection Molding), bei dem ganze Glasfaser-Matten mit Polyurethan verarbeitet werden. Vorteile des LFI-Verfahrens gegenüber dem SRIM-Verfahren sind:

•  Glasfaser-Rovings sind kostengünstiger als Glasfasermatten

•  Der LFI-Prozess erfordert kein manuelles Handling von Glasmatten

•  Es ist kein Preform (vorgeformte Glasmatte) notwendig

•  Kein Glasabfall durch Randbeschnitt

•  Der LFI-Prozess ist einstufig

Das LFI-Verfahren wird häufig für großflächige Strukturbauteile eingesetzt. Typische Bauteile sind LKW-Motorhauben und andere Verkleidungsteile für Nutzfahrzeuge. Möglich ist dabei auch die Herstellung von Sandwichbauteilen, sowie die Kombination mit In-Mould-Coating (ein Lackierprozess, bei dem der Lack direkt im Werkzeug eingetragen wird).

Quelle: Maschinenbau-Wissen.de

Nachgehakt

Plastverarbeiter: Im Automobilbau liegt der mediale Fokus auf CFK. Auf welchen Werkstoffen liegt derzeit bei den Bauteilen für Nutzfahrzeuge ein besonderes Augenmerk?

Breuer: Aufgrund der hohen Kosten für die Kohlenstoffasern muss bei Nutzfahrzeugen das Potenzial der glasfaserverstärkten Polymere voll ausgenutzt werden. Sinnvoll ist aber in jedem Fall ein „multi material design“. Dadurch wird es möglich, die Vorteile der Polymere – zum Beispiel die exzellente Korrosionsbeständigkeit – mit den metallischen Werkstoffen – zum Beispiel für Lasteinleitungsbereiche – zu kombinieren. Zum Einsatz kommen sowohl duroplastische als auch thermoplastische Systeme. 

Seeliger: Im Augenblick sehen wir durch die Erhebung der Marktdaten, dass bei Bussen die FVK, Organobleche aber auch „normale“ technische Kunststoffe ein sehr großes Potenzial haben. Mit dem Fokus auf CFK ist das so eine Sache. Wir denken, dass der Metallleichtbau, der konstruktive Leichtbau und der Funktionsleichtbau noch immer großes Potenzial haben. In vielen Fällen ist dazu gar kein CFK notwendig. Es gibt Materialien, die leichter zu verarbeiten und preisgünstiger sind. Ich denke dabei an gängige technische Kunststoffe oder Kunststoffe mit preisgünstigeren Fasern, an Metalle, aber auch an den konstruktiven Leichtbau.

Plastverarbeiter: Lernt der Nutzfahrzeugbau vom Automobilbau – oder umgekehrt?

Breuer: Nutzfahrzeugbau und Automobilbau sind sehr unterschiedlich: Andere Produktanforderungen, andere Stückzahlen, andere Vertriebskonzepte und vieles mehr. Aber neue Materialkombinationen und fortschrittliche Fertigungsverfahren werden Schritt für Schritt auch im Nutzfahrzeugbau Einzug halten. Entscheidend ist neben attraktiven Halbzeugpreisen und effizienten Produktionsverfahren auch der weitere Know-how-Aufbau bezüglich materialgerechter Konstruktion und Optimierung in der Nutzfahrzeug- und Zulieferindustrie. Deswegen sind Netzwerke wie das Commercial Vehicle Cluster Nutzfahrzeug (CVC) mit Sitz in Kaiserslautern und spezielle Lehrangebote, wie sie an der Universität Kaiserslautern im Zentrum für Nutzfahrzeugtechnologie (ZNT) bestehen, von großer Bedeutung. Das ZNT ist eine interdisziplinäre fachlich-inhaltliche Plattform für nutzfahrzeugspezifische Forschung, Technologie und Dienstleistung. Durch die Bündelung der Forschungstätigkeiten der verschiedenen Fachdisziplinen wird die Nutzfahrzeugtechnologie als Forschungs- und Technologieschwerpunkt ausgebaut und der Technologietransfer in die Nutzfahrzeugindustrie und ihre Zulieferer beschleunigt.

Fries: Zwischen beiden Branchen herrscht ein reger Austausch und beide profitieren vom Wissen des anderen. In beiden Bereichen geht es um Gewichtseinsparungen, somit ist Leichtbau hier wie da ein großes Thema. Aus dem Bereich der Nutzfahrzeuge kam ursprünglich der Wunsch nach hochwertigen Oberflächen auf Leichtbauteilen. Der wurde von der Automobilindustrie aufgenommen. Deshalb haben wir auf der K 2013 das Surface-RTM-Verfahren vorgestellt. Durch diese Technologie kommen die Bauteile lackierfähig aus dem Werkzeug. Nachfolgende Arbeitsschritte wie Primern oder Vorlackieren entfallen.

Plastverarbeiter: Gibt es Prozesstechnologien mit hinreichend hoher Ausbringung, um heute schon Bauteile kostengünstig genug anbieten zu können?

Breuer: Seit Jahren werden GMT- und SMC-Prozesse mit fließfähigen faserverstärkten Polymeren eingesetzt, mit denen in vergleichsweise kurzer Zykluszeit hohe Ausbringungsraten möglich sind. Strukturmechanisch höher beanspruchte Teile mit entsprechendem Leichtbaupotenzial gegenüber Metall erfordern jedoch auch endlosfaserverstärkte Anteile; dies ist für größere Bauteile mit hohen Stückzahlen noch nicht Stand der Technik.
Seeliger: Das Hauptproblem der FVK sind nach wie vor die Zykluszeiten. Bis zu 17 Bleche pro Minute können im Automobilbau gestanzt werden. Dagegen braucht ein einziges RTM-Teil etwa sechs Minuten. Aber es gibt etablierte Verfahren wie Metallguss oder Spritzguss, deren Potenzial für den konstruktiven Leichtbau zunächst ausgenutzt werden sollte. Gerade Spritzgussteile aus PA oder auch aus kurz- oder langfaserverstärkten Kunststoffen besitzen noch immer genügend Potenzial. Und hier ist die Prozesstechnologie vorhanden.

Fries: Die beiden Technologien LFI und FCS sind gut im Markt etabliert und bieten sich für die Fertigung von Leichtbauteilen an. Ein konkretes Beispiel ist die LFI-Anlage, die wir im letzten Jahr an Romeo Rim zur Produktion eines zweiteiligen Dachs geliefert haben.

Plastverarbeiter: Welche Prozesse müssten vorrangig optimiert werden? Wo sehen sie das größte Potenzial?

Breuer: Pressverfahren, die unter Zuhilfenahme fortschrittlicher Werkzeuge extrem schnelle Aufheiz- und Abkühlraten ermöglichen und endlosfaserverstärkte Halbzeuge mit fließfähigen, diskontinuierlich verstärkten Halbzeugen kombinieren können, zeigen ein großes Potenzial für Zykluszeiten im Minutenbereich und optimierte, komplex geformte Strukturen. Durch Kombination mit metallischen Anbauteilen, die direkt in die Form eingelegt werden können, sind (near) net shape Bauteile möglich, die nachgeschaltete Fertigungsschritte minimieren.

Plastverarbeiter: Stellen Sie sich vor, ein Kunststoffverarbeiter bittet sie um eine strategische Beratung, in welche Technologien er investieren soll, um den Nutzfahrzeugmarkt künftig wettbewerbsorientiert bedienen zu können. Was würden Sie ihm empfehlen?

Fries: Unsere Empfehlung ist, in die Technologien LFI und FCS einzusteigen. Es handelt sich um ausgereifte, kostenoptimierte Technologien, die genau für die Losgrößen der Nutzfahrzeugbranche geeignet sind.

Seeliger: Der Leichtbau ist eine neue Technologie, die noch ganz am Anfang steht. Es gibt daher viele unterschiedliche Ansätze und niemand kann vorhersagen, was sich durchsetzen wird. Ein Tipp von mir wäre, sich die Kernkompetenzen hinter den einzelnen Anwendungen zu sichern – zum Beispiel lastgerechtes Konstruieren. Mitte des Jahres werden wir unsere Marktanalyse abgeschlossen haben, deren Ergebnisse wir kostenlos zur Verfügung stellen. Die Marktanalyse soll die Frage beantworten: Wo sind Nischen, worauf kann ich mich als Unternehmen zukünftig konzentrieren. Themen wie kurzfaserverstärkter Spritzguss, Organobleche, Konstruieren, Topologieform etc. optimieren, Simulationstechniken – als Experte in diesem Themen ist ein Unternehmen auch in Zukunft beim Leichtbau wettbewerbsfähig.

Technik im Detail

Fiber Composite Spraying (FCS)

Das  Fiber Composite Spraying (FCS) ist ein Produktionsverfahren für faserverstärkte PUR-Bauteile. Es umfasst drei Prozessschritte. Der erste findet im 4-K-Mischkopf statt und umfasst das Schneiden der Fasern, das Mischen der Komponenten, das Zerstäuben des PURs, das  Einbringen der Fasern von außen in den Sprühstrahl und das Auftragen der einzelnen Schichten.

Der zweite Prozessschritt ist das Aushärten an der Luft, schließlich folgt im dritten Schritt die Nacharbeit. FCS eignet sich für die Verarbeitung der Materialien PUR, Glas und Carbon. Dabei können Faserlängen von fünf bis 20 mm sowie Faseranteile von zehn bis 25 Prozent erreicht werden. Im Unterschied zum LFI-Verfahren kommen die Glasfasern erst mit dem PUR-Gemisch in Berührung, wenn es den Mischkopf verlassen hat. Dadurch wird eine höhere Flexibilität und Wirtschaftlichkeit bei der Fertigung von Composites-Bauteilen erreicht. Jedoch können bei der FCS-Technik Faserlänge und -quantität den spezifischen Eigenschaften des Bauteils angepasst werden.

Das Verfahren eignet sich besonders gut für die Produktion großflächiger, hochbelastbarer Bauteile mit optisch anspruchsvollen Oberflächen. Dazu zählen zum Beispiel Verkleidungselemente für Nutzfahrzeuge wie Busse oder Traktoren sowie Windabweiser oder Schlafkabinen für Lkw. Aufgrund der relativ geringen Werkzeugkosten lassen sich auch Serien mit kleineren und mittleren Stückzahlen wirtschaftlich produzieren.

Quelle: www.kraussmaffei.com

Technik im Detail

BMBF Projekt

Innerhalb des durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projektes „Multimaterialsysteme für gewichts- und kostenoptimierte Nutzfahrzeugkabinen“ steht die Entwicklung von Bauteilen in Multimaterialbauweise für die Nutzfahrzeugindustrie im Mittelpunkt. Hierbei werden die Werkstoffe entsprechend ihres spezifischen Eigenschaftsprofils und den vorliegenden Anforderungen im Bauteil eingesetzt.

Zur Anwendung kommen duroplastische und thermoplastische Materialien, welche in geschäumter und unverstärkter als auch in faserverstärkter Form vorliegen. Dafür spielt insbesondere die materialgerechte Auslegung sowie die Fügetechnik zwischen den unterschiedlichen Materialien eine zentrale Rolle. Die erarbeiteten Potenziale des Multimaterialansatzes werden im Rahmen des Projektes anhand einer LKW-Tür demonstriert. Schwerpunktmäßig befasst sich das Institut für Verbundwerkstoffe mit der Auslegung der lasttragenden Struktur auf Basis von Organoblech-Profilen, die im Intervallheißpressverfahren gefertigt werden und über eine geeignete Verbindungstechnik zu fügen sind. Zudem ist die Einbringung von Krafteinleitungselementen in die Profilstruktur zentraler Bestandteil der Forschungsarbeiten.

Projektpartner sind: Daimler, John Deere Werke Mannheim, EDAG, Adete, Rühl Puromer, Krauss Maffei Technologies, IVW, Fraunhofer ICT.

Quelle: Institut für Verbundwerkstoffe (IVW)