Neue Materialien für Innovationen im Automobilbau

| Redakteur: Anne Richter

Eine Entwicklungspartnerschaft zwischen Takata-Petri und Du Pont ermöglichte die Markteinführung eines neuen Hytrel RS Typs, des ersten auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden thermoplastischen Elastomers für Airbaganwendungen. (Bild: Dupont)
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Eine Entwicklungspartnerschaft zwischen Takata-Petri und Du Pont ermöglichte die Markteinführung eines neuen Hytrel RS Typs, des ersten auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden thermoplastischen Elastomers für Airbaganwendungen. (Bild: Dupont)

>> Wie auf der K 2010 in Düsseldorf vorgestellt zielen viele Entwicklungen beim Kunststoff-Spezialisten Du Pont auf Innovationen im Automobilbau. Vor allem langlebige Werkstoffe die die Abhängigkeit vom Erdöl verringern stehen dabei im Mittelpunkt. Das Unternehmen entwickelte Kunststoffe die Metalle ersetzen können auch in aggressiver Umgebung.

Zur K 2010 stellte Du Pont Performance Polymers Innovationen in den Mittelpunkt, die der globalen Automobilindustrie helfen können, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen ebenso wie die CO2-Emissionen zu verringern. Dazu gehören hochtemperatur- und chemikalienbeständige Thermoplaste, die längere Bauteillebensdauern ermöglichen und die dazu beitragen können, kleinere Motoren mit hoher Leistung zu entwickeln. Hierbei geht es um Werkstoffe mit geringem spezifischem Gewicht die Metalle substituieren können, Werkstoffe mit erhöhter Beständigkeit gegen biobasierte Kraftstoffe; biobasierte Werkstoffe mit hohem Leistungspotenzial und emissionsarme Werkstoffe ohne Kompromisse bei den mechanischen Eigenschaften.

Nachhaltige Innovationen für die Automobilindustrie

Dazu erläutert Klaus Bender, Automotive Marketing Manager – Europe: „Wir erwarten dynamische Zeiten in der Automobilindustrie, denn in ihrem Bestreben nach mehr Nachhaltigkeit und Kosteneffizienz überdenken OEMs und Zulieferer fast jedes Fahrzeugdetail. Wir sind überzeugt, dass die Notwendigkeit zur Kosten- und Gewichtsreduzierung Kunststoffen ganz neue Anwendungen eröffnen wird. Aufbauend auf unserer langjährigen Erfahrung und mit Hilfe unseres globalen Teams von Technikern und Entwicklungsexperten werden wir diesen Trend aktiv unterstützen, indem wir neue Werkstoffe und innovative Lösungen entwickeln, die zu einem schnellen Erreichen dieser Ziele beitragen können.“

Leichte Werkstoffe für langlebige Bauteile

Das Downsizing von Motoren zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der CO2-Emissionen bei gleich bleibender Leistung bewirkt höhere Temperaturen sowie eine erhöhte chemische Beanspruchung der Komponenten durch verstärkte Abgasrückführung und aggressivere Blow-by-Gase. Deshalb und weil Metalle langfristig nicht die Forderung nach mehr Nachhaltigkeit erfüllen, hat Du Pont Performance Polymers neue Thermoplaste mit erhöhter Alterungsbeständigkeit entwickelt, wie die Zytel Plus Polyamide, die neue Möglichkeiten zur Metallsubstitution eröffnen, insbesondere im Motor-, Getriebe- und Abgasbereich. Sie bieten sehr gute Eigenschaften und behalten diese vor allem deutlich länger als herkömmliche Polyamide.

Biokraftstoffbeständige Werkstoffe

Neue Biokraftstoffe erfordern den Einsatz höher beständiger Werkstoffe für Schläuche, O-Ringe und andere Dichtungen im Kraftstoffsystem. Eigene Untersuchungen bei Du Pont ebenso wie von führenden Kraftstoffsystemherstellern durchgeführte Tests zeigen, dass Fluorkautschuke die höchste Permeationsbeständigkeit unter den üblicherweise für solche Komponenten verwendeten elastomeren Dichtungswerkstoffen bieten. Darüber hinaus zeigte Viton eine 1000 mal bessere Permeations-beständigkeit als Silicon (VMQ) und eine 100 mal bessere als HNBR. Es bietet auch eine höhere Hochtemperatur-Alterungsbeständigkeit und einen besseren Druckverformungsrest als VMQ und HNBR. Darüber hinaus zeigen die Ergebnisse kürzlich durchgeführter Tests mit den technischen Kunststoffen Zytel und Delrin sowie mit Vamac Ultra Ethylen-Acrylat-Kautschuken in AdBlue (eine aggressive, wässrige Harnstofflösung) die Effizienz dieser Produkte in der katalytischen Abgasreinigung (SCR) zur Reduzierung der NOx-Emission von Dieselmotoren.

Konstruktionswerkstoff aus nachwachsenden Rohstoffen

Seit über 15 Jahren verwendet Takata-Petri, ein führender Hersteller innovativer Insassenschutzsysteme, auf Erdöl basierende Hytrel DYM Polymere für die Herstellung von Fahrer- und Beifahrer-Airbagabdeckungen. In einer Kooperation mit dem OEM-Zulieferer entwickelte Du Pont das erste thermoplastische Elstomer seiner Art für Airbag-Anwendungen – ein neues biobasiertes Hytrel RS.

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Kunststoffe ersetzen Metall
 
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Im Rahmen dieser Partnerschaft verfolgen beide Unternehmen das Ziel, hochwertige und unter Umweltgesichtspunkten nachhaltige Werkstofflösungen für die Herstellung von Airbagsystemen höchster Qualität einzusetzen. Auf dieser Basis begann die gemeinsame Entwicklung des neuen, biobasierten Hytrel RS Typs mit Eigenschaften wie Duktilität bei tiefen Temperaturen in Verbindung mit hoher Steifigkeit und guter Langzeit-Alterungsbeständigkeit, leichte Verarbeitbarkeit und gute Lackierbarkeit, die denen von Hytrel DYM Standardtypen entsprechen.

Das neue biobasierte Hytrel RS für Airbagsysteme ist ein thermoplastisches Ether-Ester-Elastomer (TPC-ET) mit Hartsegmenten aus Polybutylenterephthalat (PBT) und Weichsegmenten, die einen Polyether enthalten, der aus nicht mit der Nahrungskette konkurrierender und geeigneter Biomasse gewonnen wird. Der fertig compoundierte, für Airbagsysteme verwendete Typ besteht zu 35 Gew.-% aus nachwachsenden Rohstoffen.

Nachdem das Projektteam bei Takata-Petri bestätigt hatte, dass die aus Hytrel RS hergestellten Airbagabdeckungen alle Anforderungen des Unternehmens hinsichtlich der Lackhaftung, Langzeitbeständigkeit sowie Tieftemperatur-Duktilität und des Verhaltens im Einsatz erfüllen, wurde das Material für die Serienfertigung freigegeben.

Höhere Beständigkeit gegen hohe Temperaturen

Mit einem neuen Zytel PlusPolyamid und zwei Zytel HTN PPA-Typen erweitert Du Pont ausserdem seine Reihe technischer Kunststoffe, die dank ihrer besonders hohen Beständigkeit gegen aggressive Umgebungsbedingungen die Lebensdauer daraus hergestellten Komponenten mehr als verdoppeln können. Die neuen Kunststoffe widerstehen der langzeitigen Einwirkung von heissem Öl, Calciumchlorid, Schlagbeanspruchung nach Alterung sowie Lufttemperaturen von bis zu 230 °C.Damit erweitern sie die Möglichkeiten der Automobilindustrie, leichte Kunststoffteile anstelle von Metall einzusetzen und dabei sicherzustellen, dass deren Lebensdauer der der Fahrzeuge entspricht.

Die besondere Hitze- und Chemikalienbeständigkeit der sieben kommerziell verfügbaren Produkte und des Entwicklungstyps beruht auf der nur bei Du Pont verfügbaren Shield Technologie. Diese verbindet mehrere Innovationen, wie eine neue Polymer-Hauptkettenarchitektur, Polymer-Modifikationen und eine besondere Additivrezeptur, die eine Vielzahl von Eigenschaften verbessern. Die genaue Kombination und Rezeptur wird für jedes Produkt seiner Bestimmung entsprechend optimiert.<<

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