Kunststoffe im Automobil

F
I
Y
2)
WERKSTOFFE
i
D j eN o t w e n d i g k ezi tu rG e w i c h t s e i n s p a r ui m
n gA u t o m o b iils ta k t u e l l edre n nj e . D i e s e Z
s i e lk a n nd u r c h
Metallsubstitution
bzw.den Finsatz
von Leichtbauwerkstoffen
unterstützt
werden,wasauch für Be(
^
'I C^I 'L'I r I^C L)J^U -) L ] (^: t I+ I-C'U^Cr^: s g i l t .l m G e g e n s a zt zu a n d e r e nA n w e n d u n g einm A u t o m o b iils t j e d o c h
es
ungleich
'r'''n'n"n' nnninnntn
t c L c Werkstoffalternativen
für die hochbelastetenKomponentenim Getriebezu finden.
JLr rvvctur, 9ccrvt
T h e r m o p l a s t i s cH
h eo c h l e i s t u n q s p o l y msei n
r edh i e re i n ei n t e r e s s a nM
t ea t e r i a l a l t e r n a tui vme ,d e n
S p a g azt w i s c h e rGr e w r r h t s e r n s p d r uunngd F r u
f l l u n gd e r t e c t r n i s c h cAnn f o r c l e r u n q ze un e r m ö g l i c h e n .
eirn Einsatz
von Polymeren
im Getriebemüssenzum einendie
Bauteilkosten
beachtetwerden,zum anderensind die tech
nischenAnforderunqen
überdregesamreLebensdauer
in die,
sem Bereichsehrhoch.Gleichzeitiq
bietensiedurchdie mögliche1ntegrationvon Funktionen
ein Kostenoptimierungspotenzial.
Polyamid
4.6 hat sichin einerMachbarkeitsstudie
einesLeitrades
im Drehmo
jscheWerkstoffalternative
mentwandleralsthermoplast
empfohlen
StandderTechnikwerdenTechnologienzur Effizienzsteigerung
drin
gend benötigt.Schlagworte
wie Downsizing,HCCI,Hybrid,bei Mo
torenentwicklungen
sowieCVT/DCI, EVT,für Getriebeentwicklu
n
g e n s e i e nh i e r n u r b e i s p i e l h aaf tu f g e f ü h r tE. i n eK o m b i n a t i o na u s
bereitsvorhandenenund vor allemzr-rkunftigen
Anwendungenim
Antriebsstrang
ist
unter Verwendungvon Leichtbau-Werkstoffen
notwcrrdrg,
um der Forderungnach Einsparungen
beim Kraftstoff
verbrauchund Reduzierungen
gerechtzu werden.
der Emissionen
FNTWICKLUNG DER ROHSTOFFPREISE
Betrachtetman die Preisentwicklung
am Beispiel
von Rohöl/Kunst- c o z E M r s s r o N E N
stoffciervergangenenB Jahre,so 1ässt
seit2004ein starkerAnstieg Basierend
auf dem 5tandvom September2008 liegt der Mittelwert
d e s O l p r e i s r n d edri e S c h e r ez w i s c h e n
d e r P r e r s e n r w i c k l uvnogn O l
d e rC O r - E m i s s i o niennd e r A u t o m o b i l i n d u s t r bi ee i 1 6 3g / k m i n E u und Kunststoff(in Deutschland)
weit auseinanderklaffen.
Die Preise ropa.Demgegenübersteht eine Selbstverpflichtung
der Automofür Kunststoffehaben sich trotz drastischgestiegenerRohölpreise bilbauervon 140g/km bis 2008 Betrachtetman die Forderungvon
nur moderatentwickelt.im Gegensatz
dazuhabenslchdie Preise
für
1 2 0g / k m ( E UK o m m i s s aDr i m a s )u n d d e n , , K o m p r o m i svso" n 1 3 0
A l u m i n i u ma n a l o gz u m O l d r a s t i s cnha c ho b e n b e w e g tu n d u n t e r - g / k m ( E UR i c h t l i n i eb)i si n d a s) a h r2 0 1 2 ,l i e g td r ez e n t r a l eH e r a u s liegen mit kritischemBlickauf Preisstabilität
von Rohstoffendeutf o r d e r u n gk u r z u n d m i t t e l f r i s t i g eErn t w i c k l u n g e lnn d e r R e d u z i e l i c h e nS c h w a n k u n g e nD. i e se r k l ä rst i c hu n t e ra n d e r e ma u sd e r T a t
s a c h ed, a s sz u r H e r s t e l l u nvgo n 1 L i t e rA l u m i n i u mc i r c a1 5 L i t e rö l
nctwendigsind.BeiKunststoffen
sindesnurcirca2 Literfür dasselbe
rung des COr-Ausstoßes.
M i t t l e r w e i l lei e g te i n e K o m p r o m t s s r e g e l uvnogr ,d i e e i n E r r e i c h e n
.100
d e r 1 2 0g / k m f ü r
Prozend
t e r F a h r z e u g ee r s t f ü r 2 0 1 5 v o r schreibD
t . e n n o c hg i l t :D e rD r u c ka u f d i e A u t o m o b i l i n d u s t r si et ej q t
Volumen.
D e r E n e r g i e b e d afrüf r d i e H e r s t e l l u nvgo n A l u m i n i u mu n d S t a h il s t w e i t e r m i t d e r g e p l a n t e nF i n f u h r u n gv o n G e l d b u ß e nf ü r z u v i e l
h o c h .F ü r 2 0 13 s i n dz u s ä t z l i c hBe e l a s t u n g enni c h ta u s z u s c h l i e ß e n ,e m i t t i e r t eC
s O 2V. o r g e s e h eins i e i n e s c h r i t t w e i sAe n h e b u n gv o n 5
d a d a n n E n e r g i e k o n z e r ni m
e E m i s s i o n s h a n dm
e li t e m p f i n d l i c h e n E u r op r o G r a m mu n d F a h r z e u gi m J a h r 2 0 1 2 ,b i s a u f 9 5 E u r oi m
A u s w i r k u n g ea
n u f d i e E n e r g i e p r e i -s zeu s ä t z l i cVhe r s c h m u t z u n g s - J a h r2 0 19 .
rechteerwerbenmussen.
T R E N D SU N D T R E I B E RI N D E R A U T O M O B I L I N D U S T R I I
E i n e nv e r l ä s s l i c h eAnu s b l i c b
k i si n d a s) a h r2 0 2 0w i e d e r z u g e b eins,t
schwer.Dennochlässtsichspeziell
für dasSegmentPowertrain
(Mo
t o r u n d G e t r i e b ee) i n e k l a r eR i c h t u n ge r k e n n e nA. u s g e h e n dv o m
v/wvi.licthtweight-design.conr
T R F N D S ' MA U ] O M O B
DiegroßenTrendsim Automobillautenaktuell:weniger Benzinverbrauchund niedrigereEmissionswerte.
Einherqehendmit dem steigendenKostendruck,
mussneben Sicherheitund KomfortzukünftigerAutomobileauch der Suchenach mehr Produktivitätund Sys-
WFRKSTOFFE 23
Rechnunggetragenwerden Einemögtemkosten-Optimierungen
im Automobilliegt
iicheAntwort auf die Fragenach mehr Effizienz
g e h e n dv o n c i r c a4 k g A n f a n gd e r B O e r - J a h rsei n, d e s m o m e n t a n
end Desi
b i sz u I 6 l g p r o A n t r r e bZ. u n ä c h s bt e g a n n e nS a u g r o h r u
Einsatzvon Kunststoffen.
im verstärkten
g n a b d e c k u n g edne n M a r k tz u e r o b e r nD
f o l g t e nA n w e n . araufhin
d u n g e nw r e K e t t e n s p a n n eVre, n t i l d e c k euln d Ö l f i l t e ri n d e n g O e r -
N 4 A IE R I A L , V E R T ELI U N G I N N I O D E R NE N
F/\HRZIUGEN
l a h r e n H e r r l z r l a o ef i n d e t m a n m e h r u n d m e h r K u n s t s t o f f ei n
B e r e i c hb i l d e n
m o d u l a r i s r e r t eAnn w e n d u n g e nE. i n e nb e s o n d e r e n
h l e r b e id i e Ö l w a n n e nf ü r G e t r i e b eu n d M o t o r e na l s B e i s p i e l feü r
d i e z u n e h m e n d eF u n k t i o n s i n t e g r a t i oAnu. f g r u n dd e r W e i t e r e n t w i c k l u n gv o n H o c h l e i s t u n g s k u n s t s t o f ifsetna u c h e i n v e r s t ä r k t e r
Materialverteilung in modernenFahrzeugen
t% 3%
ffi
.,","KN
D\
t)
@L_/
E i n s a t izm G e t r i e b em ö g l i c h .
lm Vergleichzu der Verwendungim übrigenKfzist die prozentuale
im Antriebsstrang
und besondersim
Verwendungvon Kunststoffen
s r g i b ts i c hi m H i n b l i c ka u f d i e
G e t r i e b ed e u t l i c hn i e d r i g e rH. i e r a u e
notwendigeKosten-und Gewichtsreduzierung
ein entsprechendes
53"/o
6%
ü Stahl
e Glas
Ou€hn : Potmltoo,
ts I D
Volkswagen Passat
Toral = 1429 kg
Ontim,er
Renault Modus
T o r a l= ' 1 2 1 0k g
El Kunststoffe tr Aluminium
I Sonstige
o Castlron
I Elastomerer Fluids
ReMu[,VdkMSn
I M d t e r ; a l v e r t e i .ju1nngo d c l e ^ r a l r T e u g e n
rnn\nnlen/iäl
VG
O N K U N S T S T O F FIENN
VFRV/ENDUN
G E T R I F B F_NS I A T U SQ U O
(zB.Aniaufscheiben,
Anwendungen
Ketten
Diehieraufgelisteten
f ü h r u n g esno w i eL a g e k ä f iugnedO l w a n n e snt)e l l edni ew i c h t i g s t e n
vonKunststoffen
im Getriebe
dar.DieVielfalt
Anwendungsbeispiele
derhiereinoesetzten
technischen
reichtvom StandardKunststoffe
. Anlaufscheiben (FAa6, PEEK)
(2.8.
in modernenFahrzeugen
E n Vergleichder Materialvertetlung
gegenüberdem RenaultModus)zeigtbei unterschied
im VW Passat
l i c h e mG e s a m t g e w i c hdt e r F a h r z e u g (e1. 4 2 9k g g e g e n u b e r1 . 2 1 0
von Leichtbau-Werkstofkg)ein deutlichesKommittentzum Einsatz
fen.Nebendem Einsatzvon Aluminiumwerdenin modernenFahrverwendet.Doch wie lst die
zeugen 12 bis 15 ProzentKunststoffe
V e r t e i l u n igm A n t r i e b s s t r a n g ?
S T E l G E N D EE
R I N S A T ZV O N K U N S T S T O F F E1NM
ANTRIEBSSTRANG
B e i mE i n s a t vz o n K u n s t o f f e n
r m A n t r i e b s s t r a nl ä
g s s st i c ha u c hh i e r
ü b e rd i e l e t z t e n2 0 J a h r ee r n ed e u t l i c h eS t e i g e r u negr k e n n e nA. u s -
B l L D 2 S t e i o e n d e r E i n s a t zKvuonns t s t o f fiemnB e r e i cPho w e r t r a r n
. Kettenführung im CVT- Getriebe{f'Ä.1ir}
. Lagerkäflge(!',{44, PEEK, PA66}
. Freilauflager{PA.!ti)
. Magnetspulen (PPS, PA,1S)
- Gehäuse Getriebesteuerung(P466)
. Schaltgabelschuhe(P446, PEEK,PPAI
. Ölwanne (PA66)
quo
vonKunststoffen
inGetrieb€n
Status
B I L D 3 verwendung
wie PPS/PPA
und PA46
werkstoffPA66über Hochleistungswerkstoffe
jedochhängt
DieAuswahldesjeweiligenKunststoffs
bishin zu PEEK.
v o m j e w e i l i g e nA n w e n d u n g s f aalbl u n d s o l la m n u n f o l g e n d e nB e i nähererläutertwerden.
splel/Konzept
FM
G F S T A L I U N G S M O G L I C H K E I TN
E NK U N S T S T O F A
E I N E RO L W A N N E
BFISPIET
G e t r i e b e ö l w a n n esni n d g e m ä ßd e m
H e u t i g ei n S e r i eb e f i n d l i c h e
u i t d e m G e h ä u s ev e r s c h r a u b tD. i e s e
k l a s s i s c h eM
n a s c h i n e n b am
B e f e s l i g u n g s t e c h rri e
k i z td i e I n t e g r a t i o n s p o t e n z i adl ei e, b e i d e '
V e r w e n d u n gv o n K u n s t s t o fmf ö g l i c hs i n d ,n i c h tv o l l k o m m e na u s .
A u f B a s i su n t e r s c h i e d l i c hR
ea
r s t h a k e n v a r i a n t( e, ,ns npa- f i t s " l)a s s e n
s i c hg l e i c hm e h r e r eG e s t a l t u n g s m ö g l i r h k eiirt eeni n e me n t s p r e '
c h e n d e nK u n s t s t o fdf a r s t e l l e nB. e ie i n e rO l w a n n ei s t e s b e i s p i e l s 2/2009 lightweightdesign
'
'.,
i:. .1
't..]
i,.;:l
r,,.al
'.1
24
WERKSfOFFE
i
Various snap-fitson
specificinteruals
zusätzlich
benötigtenTeile.
EineMöglichkeit,
diesekostenintensiven
P r o z e s szeu u m g e h e n ,b e s t e h ti m Ü b e r s p r i t z em
n it thermoplastischenLeichtbau-Werkstoffen.
Hierbeiistallerdings
anzumerken,
dass
diesmit duroplastlschen
Werkstoffen
und
aufgrundihrerSprödigkeit
( Bnr u c h g e f a har l)s n i c h t m a c h b a re r a c h t e t
dem Schrumpfverhalte
wird.
Dnchneradpmit thcrmnnlsstischen
Leichtbau-Werkstoffen
erreicht
m a nz u m e i n e ng l a t t e r eO b e r f l ä c h e d
n i, e e i n e ne r h e b l i c h eE
ninfluss
(Verbesserung
die
Hydrodynamik
haben
des
Wirkungsauf
können
c r ; d e s )7 rr m a n d p " p nl ä q q<- i r ne i r p n n r p r z i p l l C
e p w i c h t s r e d ui kofn
( V e r g l e i c hD:i e D i c h t ev o n A l u m i n i u ml i e g t
v o n 3 0 P r o z e net r z i e l e n
4 G e s t a l t u n g s m ö g l i c h k e j t e n l n K u n s t s t o f f - B e i s p i e l ö l w a n n e : u n v6ear l i)e r7b a r/ er m
r 3 r r n dd i c r j e qh i e rz u m E i n s a t k
z o m m e n d e nP A 4 6b e i
BILD
Drchtungstrager
lediglich1,7g/cm3).
D i e s i g n i f r k a n tK
e o s t e n o p t i m i e r u nsgc h l ä g th i e r b e ia l l e r d i n g si n
h o h e mM a ß ez u B u c h eD
. u r c hM e t a l l s u b s t i t u t i oUnb, e r s p r i t z edne s
e i n g e l e g t e nS t a h l r i n g s o w i e d i e I n t e g r a t i o nd e r a x i a l e nA n l a u f scheibenund des Freilaufs
Diese
ergrbtsrchdre gesuchteEffjzienz.
f i n d e t s i c hi n j e d e m T h e r m o p l a s t e nN u n g i l t e s f u r d e n i n F r a g e
k o m m e n d e nH o c h l e i s t u n g s t h e r m o p l a sdt ei enL, a s t e n h e f t a n f o r d e r u n g e nz u e r f ü l l e n .
Depending on complexitysnap-fitcän follow
Cjrcumference of the pan .
Comparable wth a lid on a bucket
D R E H M O I V l E N T W A N D L E LRA S T E N H E F F
TÜ RD E i \
WERKSTOFF
A n d e n W e r k s t o fdf ,e r f ü r d e n E i n s a t izm D r e h m o m e n t w a n d l earn
gedachtwird,werdensehrhohe Anforderungen
gestellt.EinLasten
heftfur den Werkstoffkönntealsowie folqt aussehen:
Aufgrundder
v o r h e r r s c h e n dT
en
u r b u l e n z edne sz u m E i n s a t kz o m m e n d e nF l u i d s
B I L D 5 Gesta
ichkeiten
inKunststoff
rungsmög
Beisprel
Olwanne:
unvertrerbarerm u s sd e r W e r k s t o fhf i n s i c h t l i cdhe r E r m ü d u n g s f e s t i g kseei th rg u t e
Dichtu
ngsträger
lioencchaltea
n r r f w cs e n k o n n e r .D i e h i e r d n z u t f e f f e n d eVni b r a t i onen generierenhohe statischeLastenund erforderneinesehrgute
Festigkeit
auch bel hohenTemperaturenDerWerkstoffmussebenw e i s em ö g l i c h ,e , r e L n v e r l i e ' b a rDe' c h t u n g/ J r n t e g r i e r eond e rg d r f a l l se i n ea u s r e i c h e n dLea n g z e i t b e s t ä n d i g kgeeigt e nd i e v e r w e n d e d i e R a s t h a k em
n itgleitenden
K e r n e na u s z u s t a t i e u
qute Dimensionsbeständignm
, e i n es i c h e r e ten ATFÖle besitzen.Eineausreichend
n . e i t e r e keitistebenfalls
u n d d i c h t eV e r b i n d u n gz w e i e rB a u t e i l ez u g e w ä h r l e i s t e W
vorauszusetzen.
für thermoplastische
Leicht
Spezrell
V a r i a n t e ng i l t e s ,k u n s t s t o f f t e c h n i szcuhu n t e r s u c h e n
wird eine gute Kriechfesrigkeit
u n d e n t s p r e - bau'Werkstoffe
auch bei hohenTem'C
'C
peraturengefordert.DasTemperaturprofll
chend weiterzuentwickeln.
von 40 bis I 60 (und
h ö h e r )r u n d e td i e A u f l i s t u n g
a b u n d f u h r tz u e r s t e nE r g e b n i s s e n .
K O N Z E P T E IN E 5 D R F I - . I I I O M
ENTWANDLFRS
L J N T E RB E R U C K 5 I C H I I G U N G V O N I H E R M O P L A S ANFORDERUNGEN AN D{:N WERKSTOFF
TISCHFN LEICHTBAU WERKSTOFFEN
DieSteifigkelt
einesthermoplastischen
alsAnLeichtbau-Werkstoffs
Auch in sehr komplexenGetriebeanwendungen
ist der Einsatzvon forderungisteine kritischeGrößefur daseinwandfreie
Funktionieren
Kunststoffen,
sofernes sichum geeigneteHochleistungskunststoffeder hreruntersuchten
Applikation.Der DMA Plotzelgtdie Steifigkeit
handelt,denkbar.
Soisteszum Beispiel
von ge
über der Temperaturfür PA66,PA46(Stanyl),
unterBerücksichtigung
PPA,und PPS- jeweils
'C
eignetenthermoplastischen
Leichtbau-Werkstoffen
verstärkt.
vorstellbar,
die Kos- Glasfaser
BeieinerTemperaturvon 150 ist zu erkennen,
ten- und Gewichtseffizienz
einesDrehmomentwandlers
dassStanyleinehöhereSteifigkeit
zu stergern.
besitztalsvergleichbare
PPA'oder
In heutigenLosungenistbeispielsweise
im PPS-l\lateria
lien.
der Stahiringdes Freilaufs
mechanisch
Leitrad(Stator/ Reactor)
festmit nachbearbeiteten
Alu- Hierausergibt sichfür die im Lastenheftgefordertehohe Betriebsm i n i u m - T e i l evne r b u n d e nM
. e i s tk o m m t h i e r b e le i n e A b f o r m u n g temperaturim Werkstoffuergleich
eineEmpfehlungfür den Werkstoff
i n n e r h abl d e s A l u m i n i u m - D r u c k g u s s p r o z ezsusm
e sE i n s a t zH. i e r z u PA46Stanyl
b e n ö t i g tm a n a l l e r d i n gfsü r d e n R i n gh o c h f e s t e( u n d t e u r e )S t ä h l e , E sg i l t ,e i n eo p t i m a l eM e d i e n/ L a n g z e i t b e s t ä n d i g kgeei gt e nd i e i m
r e s u l t i e r e nadu s d e n h o h e nT e m p e r a t u r ebne i m A l u m i n i u m - G u s s .G e t r i e b ev e r w e n d e t e nA T F - F l u i dzeu g e w ä h r l e i s t e nH.i e rh a t s i c h
.\
i
Lösungdar,bedenktman hier- PA46bereitsin Anlaufscheibenund als Lagerwerkstoff
Diesstelltaber eine kostenintensive
seit Jahren
e n d d i e a n d e r M o n t a g e b e w ä h r tA. u c hw e n n d i e E x t r e m t e m p e r a tnuirc h tü b e rd i e g e s a m t e
b e i d i e N a c h b e a r b e r t u nTge, i l e m o n t a g u
i
.$;
$
wwrv.lightwerqht rlesigrn.corr
\^,/FRKSTOFFE )5
- hoheResteigenschaften
an denWerkstoff
auchbei
B I L D 6 nntorOerung
h o h eTr e m P e r a t u r
p i s c h e nD r e h m o m e n t w a n d l e( h
r i e r :N S K - W a r n e1r 6, B l a t t ,S t a t o r )
dargestellt.
Die mechanische
Machbarkeithängt dabeivon folgendenParametern ab:
o Statordrehmoment
o A n z a h dl e r B l ä t t e rh: i e r l 6 B l a t t( w o b e i1 7 ,1 9 , 2 3B l ä t t e w
r eitere
M ö g l i c h k e i t edna r s t e l l e n e i n e u n g e r a d eA n z a h vl e r h i n d e r R
t eso
nanzen)
o Blatthöhe
o axiaieBlattlast,
resultierend
ausOldruckam Blatt& Druckdifferenz
zwisr.henAntriebsradund Turbine
o Temperatur:
140"C (alsReferenz)
o B e l a s t u n g e( tna n g e n t i a i u nadx r a sl ,o w r ed e r e nÜ b e r l a g e r u nbgz w .
Kombination)
, i r da l sE n t s c h e i d u n g s g r u n d ldaigee
ko
Lebensdaue
r n s t a nat n l i e g tw
bei 150'C durchgefuhrt
Medienbeständigkeit
von PA46wird hieram BiegeE Modui
Diegute Medienbeständigkeit
f u r P A 4 6b e i 1 5 0 ' C i n Ö l u n d
s o w j ed e r B i e g e s t e i f i g k egiet m e s s e n
Luft uber 2.000h vermittelt.
Nachder Betrachtung
der Lastenheftanforderungen
und der EingrenwurdedasKonzepteinesLeitrades
zungder möglichenWerkstoffe
im
ndlerunterBerücksichtigung
von thermoplastischen
Drehmomentwa
Leichtbau-Werkstoffen
einer l\,4achbarkeitsstudie
unterzogen.
DasErgebnrs
dieserParameterstlrdre
und der nachgeschaltelen
CAIB e r eh
c n u n g z e i q t e ,d a s sd i e a u f t. e t e r o e r -S p a n n u n g e ns i c h v o r r
dem Werkstoff
PA46(Stanyl)
bel nahezua{lenberechnetenVarianten
ertragenlassen.
i,RAX,!LRPRÜBUNG
N e b e nd e r M a c h b a r k e i t s s t u dwi eu r d e a u c h e i n T e s tl n d e r P r a x i s
d u r c h g e f ü h rA
t . n e l n e mP r o t o t y pa u sP A 4 6 G F 5w0u r d e ne i n eV a l i d i e r u n ga u f d e m M o t o r -u n d G e t r r e b e p r u f s t asnodw i ee i n e S t r a ß e n e r p r o b u n g( m i te i n e mV B - M o t ofrü r A u t o b a h nu n d B e r g f a h r-t b e i
11 9 zSot e i g u n gu n d e i n e rA n h ä n g e l a svto n 1 . 5 0 0k g )d u r c h g e f u h r t
D i e h i e r b eai u f g e t r e t e nHe ö c h s t t e m p e r a tvuor n 2 8 0" C ( f u r 1 0 m i n )
PARAfulFTERSTUDIE' FEM BERECHNUNG
f ü h r t ez u k e i n e rD e f o r m a t i o nd e s L e i t r a d e a
s u s P A 4 6D
. ie ErgebD i e t e c h n i s c h eM a c h b a r k e iet i n e rL ö s u n qm i t t h e r m o p l a s t i s c h e n n i s s ew u r d e n f u r P A 4 6a l s , , i nO r d n u n g "b e w e r t e t ,a l l e r d i n g se r Leichtbau-Werkstoffen
am Beispielvon PA46GF60
wurde mit einer
P a r a m e t e r s t u dui en t e r E i n s a t zv o n F E - S i m u l a t i o n a
e n e i n e mt y -
fu Ilten PPA/PPS/PEl
d leseAnforderungen n icht.
DiePraxiserprobung
liegtnun schoneinegeraumeZeitzurück,bereits
B I L D 7 Anforderung
gegenATF-Fluide
an denWerkstoffguteMedienbeständigkeit
Biege-E-Modul
11
444444
0
200
Biegefestigkeit
1111
1000
Alterung(h) bei 150"C
F-ö'
tr
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I
Alterung(h) bei 150'C
lE or I
2/2009 lightweightdesign
26
WETJKS'IOFFE
j
B I L DB
,1
Q u e r s c h nvi tot ng e a l tertenProbekorpern
ü b e rZ e i t
Stanyl Diablo OCD2100
2100c
PPAGF3O.HS
500
450
400
350
1 9 9 1w u r d e nd a s L e i t r a du n d a u c hv e r s c h i e d e nTeu r b i n e nb e i G M
getestetund I999 das beschriebene
Leitradmit NSK-Warner
Gerade
warumdiesesKonzeptnichtin
ausdiesemGrunderscheintdie Frage,
S e r i eg i n g ,b e r e c h t i qD
t . i eA n t w o r tL a n nd a r i nb e g r u n d eIte g e n d
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K O S T E N B F T R A C H T L ] N_G
T H ER M O PL - A S T / D
] L A S T / ME T AI -L
U R CP
V i e l l e i cshitn de sa u c ha u s s c h l i e ß dl i icehK o s t e nd ,i ee i n eS e r i e n u m -
qerTl
inr'rhishprhp- ad,era4 verhinderthaben.
ldeenund technischeLosunqenden richtigenZeitpunktzur Umset- E i nK o s t e n v e r g l e i cv h
o n P A 4 6 G F 5m
0 i t e i n e m D u r o p l a s ut n d A l u Bereits1989wurde das 1. serienreife m i n i u m s o l l h i e r d i e E n t s c h e i d u negr l e i c h t e r nV. e r g l i c h e nm i t
zung benötigen.Zum Vergleich:
prä- h e u t i g e nL ö s u n g e na u s A l u m i n i u m / S t a hi ls t e i n K o s t e n o p t i m i e in Deutschland
HybridFahrzeug
von einemdeutschenHersteller
r u n g s p o t e n z i avlo n b i s z u ) 5 P r o z e n e
sentiert,doch eineGroßst:rienfertigung
bliebaus.ErstalsAnfangdes
t r r e i c h b a rH. i e r z uw u r d e n
neuen Jahrtausends
Toyotamlt dem Modell,,Prlus"
sehrerfolgreich d i e M a t e r i a l -u n d P r o z e s s k o s t edni,e N a c h b e a r b e i t u n gz,u s a l z '
war und der Marktmehr und mehr auf dieseTechnologie
, o n t a g eS
, p e z i a l w e r k z e u ug ne d a n d e r eK o s t e n f a k
reagierte, l i c h eT e i l e M
wurdenin den Entwicklungsabteilungen
der
t o r e n i n B e t r a c h gt e z o g e n I. n d i e s e mV e r g l e i c hw i r d d e u t l i c h ,
die Prioritäten
zugunsten
Hybrid-Technologie
verschoben.
d a s sd i eW e r k z e u gfeü r t h e r m o p l a s t i s c h eSnp r i t z g u sism V e r g l e i c h
Zugfestigkeit
Bl LD 9 Alterung
bei210"C:
Zugfestigkeitbei RaumtemperaturIMPs]
w w w . l i g h t w e i q h td e s i g n . c o m
\V[:RK5TOFFL:: 2/
r b i s7 h ö h e r e
z u d e n e n f ü r A l u m i n l u m - G u sesi n e u m d e n F a k t o 6
S t an d z e i tb e z i e h u n g s w e i sLee b e n s d a u ebre s i t z e nD. i e s eA u s w e r t u n g g i b t a u c hH o f f n u n ga u fw e i t e r eA n w e n d u n g e nv o n T h e r m o
p l a s t e ni n G e t r i e b e n .
WEiTERE ANWENDUNGSMOGLiCHKE]TEN VON
TI]ERMOPLASTEN IN GEI RIEBEN
n ptimierungsZ u m A b s c h l u ssso l l e na n g e s i c h tesi n e se r h e b l i c h eO
potenzialsbei Gewicht und KostenweitereAnwendungsmöglichin Getriebenbetrachtetwerden.HierLinter
keitenvonThermoplasten
fallenAnwendungenwie die Kanalplatte
bzw.der Getriebeschaltkas
K
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t e n ,d e r
. a u c hd i e l e t z t e nP o t e n z i a leei n e r
u n d d i e K u p p l u n g s l a m e l l eUnm
nicht
ungenutztzu lassen,
möglichenGewichtsreduktion
sollteauch
in Betrachtgezogenwerden.Dort wo keine
das Getriebegehäuse
ausGründend€r Getriebesteifigkeit
möglichist,
Vollkunststofflösung
k a n nd e r E i n s a tvzo n H y b r i d - L ö s u n g edna,sh e i ß td i e s i m u l t a nV
ee r
wendung von Kunststoffund MetalleineAlternative
darstellen.
von KunstAIIdieseAnwendungenbedingendieWeiterentwicklung
im Antriebstrang.
Fur die Anfordestoffenzur Effizienzsteigerung
wurdediesbereitserreicht,
wie das
rungenin lJeißluftanwendungen
nachfolgendeBeispielzeigt
Stanylwird seit Jahrenerfolgreichfür Ladeluftrohr
AnwenPA46GF
d u n g e n e i n g e s e t z tD. e r d u r c h D o w n s i z i n gi n V e r b i n d u n gm i t h ö
im Motor
hererAufladungbedingteTrendzu höherenTemperaturen
machteeine Neuentwicklungnotwendigund fuhrtezu dem Werk
ist nur eine
im Automobilgerechtzu werden.DieseNeuentwicklung
der physikalischen
und chemischenVorgänAntwort.DasVerstehen
g e b e i mA l t e r nf ü h r t es c h l i e ß l i czhu r n ä c h s t e n
G e n e r a t l ovno n M a t e r i a l i e nD.o c hw i e g e n a uv e r h ä 1sti c hd i e s e sM a t e r a lb e z ü g l i c hm e c h a n i s c h eErl g e n s c h a f t e n ?
z e i g te i n e nh e r v o r r a g e n d eEnr h a l dt e r m e
S t a n yD
i i a b l oO C D 2 1 0 0
h i e ra l sB e i s p i edli e Z u g f e s t i g k e int )a c h
c h a n i s c h eE
n i g e n s c h a f t e( n
e i n e rA l t e r u n gb e i 2 1 0" C F si s t d e u t l i c zh u e r k e n n e nd,a s sd e r W e r k
Polyaund semi-aromatische
stofferheblichbesserals aliphatische
m i d eu n d s o g a rP P Sa b s c h n e i d e t .
AUSBLICK
A u c h w e n n i n d e n l e t z t e nJ a h r e ni m m e r m e h r K u n s t s t o f fiem A n t u r d e n ,e x i s t i e rnt a c h w i e v o r e i n e r h e b
t r i e b s s t r a negi n g e s e t zw
A n f o r d e r u n g ew
n i e G e w i c h tu n d
l i c h e sP o t e n z i aUl m b e s t ä n d i g e
notwendig,
Metallsubstituti
weiter
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weitereReduktion
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n a c hE m i s s i o n s r e d u k t i o nmeenh r u n d
an Bedeu
Forderung
l u n gg e w ' n 1 e n
stoffStanylDiabloOCD2100.
Die Autoren:
STANYL DIABLO OCD2IOO
v o n g e a l t e r t e nP r o b e k o r p e r(nr m
D i e B i l d e rz e i g e nQ u e r s c h n i t r e
V e r g l e i c hS: t a n y lD i a b l oO C D 2 1 0 0z u P P A G F 3 0 - Hu5b) e r d i e Z e i t
'C.
bei2l 0
D i e a k t u e l l eM a r k t s i t u a t i ozne i g t ,d a s sh e r k ö m m l i c h eP o l y a m i d e
um den stetigwachsendenAnforderungen
nicht mehr ausrerchen,
F HT
) H O M A tSU N O W ,
D ] P L . - I N(G
D S MD e u t s c h l a nGdm b H
) N D R F AWSF I N M A N N ,
D I P LI.N G(.F H A
D S MD e u t s c h l a nGdm b H
2/2009 liglrtweightdesign