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Sandwich-Bauteile – von der Natur inspiriert Neues Konzept für die Karosseriegestaltung

| Redakteur: Luca Meister

>> Die Autokarosserie der Zukunft ist leichtgewichtig und leistet damit einen Beitrag zur Energieeinsparung im Verkehr. Zugleich muss sie sehr steif sein, damit das Fahrzeug die nötige Stabilität erhält. Ein neues Konzept von Bayer MaterialScience zur Gestaltung der Autohülle nimmt sich dieser Forderungen an und erfüllt darüber hinaus den Traum von Autofahrern nach glatten, hochwertigen Oberflächen. Bei der Entwicklung von Teilen in Sandwich-Bauweise beschreitet das Unternehmen jetzt ganz neue Wege.

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Für die äussere Schicht des Sandwich-Bauteils werden Endlos-Glasfasergelege mit einem thermoplastischen Polymer auf Basis von Polycarbonat imprägniert. Dabei wird die Benetzung und Umhüllung aller Fasern durch die Kunststoffmatrix sichergestellt. Dies ist der Schlüssel zur hohen Steifigkeit der Randschichten des Sandwichaufbaus.
Für die äussere Schicht des Sandwich-Bauteils werden Endlos-Glasfasergelege mit einem thermoplastischen Polymer auf Basis von Polycarbonat imprägniert. Dabei wird die Benetzung und Umhüllung aller Fasern durch die Kunststoffmatrix sichergestellt. Dies ist der Schlüssel zur hohen Steifigkeit der Randschichten des Sandwichaufbaus.
(Bild: Bayer MaterialScience)

mei. Auch der Wunsch von Autoherstellern nach höherer Produktivität findet in dem Konzept Berücksichtigung. Auf der Kunststoffmesse «K 2013» stellte Bayer MaterialScience einen Heckklappendeckel vor, bei dessen Entwicklung die Natur Pate stand – und das gleich in doppelter Hinsicht.

«Mit einer glatten, kompakten Aussenhaut und einem geschäumten Kern hat der Aufbau des Bauteils viel Ähnlichkeit mit dem eines Knochens», erläutert Ulrich Grosser, Team-Leiter Advanced Technologies bei Bayer MaterialScience.

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Wie ein Knochen – leichter Kern, harte Schale

Die geniale Konstruktion dieses hochsteifen und gleichzeitig leichtgewichtigen Körperteils ist einer langen evolutionären Entwicklung zu verdanken. Die Parallelen enden allerdings bei der Teilefertigung: Während natürliche Knochen durch Zellanlagerung wachsen, greift das Unternehmen bei der Entwicklung von Sandwichteilen auf Verfahren zur Kunststoffverarbeitung zurück.

«Für die äussere Schicht werden Endlos-Glasfasergelege mit einem thermoplastischen Polymer auf Basis von Polycarbonat imprägniert», sagt U. Grosser. «Dabei wird die Benetzung und Umhüllung aller Fasern durch die Kunststoffmatrix sichergestellt.» Dies sei der Schlüssel zur hohen Steifigkeit der Randschichten des Sandwich-Aufbaus. Die Schwindung von Polycarbonat-Blends wie z. B. «Makroblend» ist sehr gering und der Sandwich-Aufbau weist eine sehr glatte, qualitativ hochwertige Oberfläche auf. Für die gewünschte Optik kann diese anschliessend lackiert werden – z. B. mit Beschichtungen auf Basis von Polyurethan-Rohstoffen von Bayer MaterialScience.

Geringes Gewicht, gute Dämmung

In einem zweiten Schritt werden Ober- und Unterseite des Heckklappendeckels zusammengefügt und der entstehende Hohlraum komplett mit dem Polyurethan-System «Baysafe» ausgeschäumt. Der Schaum hat nur eine sehr geringe Dichte und verleiht dem Bauteil eine besondere Leichtgewichtigkeit. Da er zugleich sehr steif ist und mit der ganzen äusseren Oberfläche verklebt, zeigt das Bauteil auch nur eine geringe Anfälligkeit für Bagatellschäden.

Im Fall eines Aufpralls absorbiert der Schaumstoff Energie und dient damit der Sicherheit von Insassen und Passanten. Er ist hoch wärmedämmend und leistet damit einen wichtigen Beitrag zum Energie-Management im Fahrzeug: Die Klimaanlage bzw. Heizung kann auf niedrigerer Stufe laufen und verbraucht weniger Energie. Auch dadurch lassen sich Treibstoffverbrauch und CO2-Emissionen senken – und der Autofahrer braucht nicht so oft zur Tankstelle zu fahren. In Elektroautos schont dies die Batterie und vergrössert den Aktionsradius des Fahrzeugs. Dank seiner Schalldämmung sorgt der Schaumstoff ausserdem für Ruhe im Cockpit.

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