MMaterialNews vom 06.03.2008

Leichte, stabile und biegesteife Bauteile dank Composite-Bauweise

+ + + PUR-Faserverbundwerkstoffe im Kofferraumboden des VW Tiguan + + + Sandwich für das Kraftpaket + + +
Er bietet Kraft und Wirtschaftlichkeit zugleich - so wirbt sein Hersteller Volkswagen für den neuen Tiguan. Um innovative Fahrzeugkonzepte wie das des Tiguan realisieren zu können, verbessert die Automobilindustrie unter anderem ständig die Motorentechnik. Daneben trägt der Einsatz von Leichtbauteilen im Fahrzeug dazu bei, dass die erzeugte Antriebsleistung effektiv auf die Straße übertragen wird und dadurch Treibstoff eingespart werden kann. So besteht der Kofferraum-Ladeboden des Tiguan aus einem leichten und dennoch sehr belastbaren und biegesteifen Verbundelement, das mit Hilfe des Polyurethan (PUR)-Sprühsystems Baypreg® F von Bayer MaterialScience gefertigt wird. Das Bauteil ist dabei wie ein Sandwich aufgebaut: Ein Wabenkern aus Pappe ist von oben und unten mit jeweils einer Deckschicht aus Glasfasern belegt. Baypreg® F hält diese Komponenten fest und dauerhaft zusammen.

Das Bamberger Zuliefererunternehmen Ideal Automotive GmbH produziert die leichten Tiguan-Ladeböden in einem tschechischen Werk nach dem Composite-Spray-Molding (CSM)-Verfahren der Hennecke GmbH, Sankt Augustin. Dabei werden zunächst Wabenkern und Glasfasermatten aufeinandergelegt. Das so entstandene Sandwich wird dann beidseitig mit dem flüssigen Baypreg® F-Reaktionsgemisch besprüht. Anschließend wird es in ein beheiztes Werkzeug eingelegt und bei rund 130 °C gepresst, wobei erst die Wärmezufuhr die Reaktion des 2-Komponenten-PUR-Systems auslöst. „Auf diese Weise lassen sich Bauteile mit Flächengewichten von deutlich unter drei Kilogramm pro Quadratmeter erhalten, die um bis zu 80 Prozent leichter sind als entsprechende Komponenten aus konventionellen Materialien wie etwa Holz oder Blech“, sagt Karsten Müller, Experte für PUR-Composites bei Bayer MaterialScience.

Der fertige Tiguan-Ladeboden ist bei einer Tiefe von rund 80 Zentimetern und einer Breite von einem Meter etwa 2 Zentimeter dick. Seine sehr hohe Biegesteifigkeit geht auf die 0,4 bis 0,6 Millimeter dicken, faserverstärkten Deckschichten zurück. Deren Elastizitätsmodul liegt im Bereich von 13.000 Megapascal, weshalb sie sich auch bei hohen Lasten nur moderat verformen.

Bayer MaterialScience.

Recherchiert und dokumentiert von:

Dr.-Ing. Christoph Konetschny, Materialberater, Inhaber Materialsgate
Die Recherche und Aufbereitung der in diesem Dokument genannten Daten erfolgte mit größter Sorgfalt.
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Elastizitätsmodul
Der Elastizitätsmodul ist ein Materialkennwert, der den Zusammenhang zwischen mechanischer Spannung und der resultierenden Dehnung bei der Verformung eines festen Körpers bei linear elastischem Verhalten beschreibt. Der Betrag des Elastizitätsmoduls ist umso größer, je mehr Widerstand ein Werkstoff seiner elastischen Verformung entgegensetzt.
PUR
PUR ist das Kurzzeichen für Kunststoffe und Kunstharze auf Basis der Polyurethane.
Sandwich
Als Sandwich wird ein Material- bzw. Werkstoffkonzept bezeichnet, das mehrere Werkstoffe – und damit verschiedene Eigenschaften – durch einen Lagen- bzw. Schichtaufbau miteinander kombiniert. Durch die Auswahl bestimmter Kern- und Decklagen können anwendungsrelevante Eigenschaften maßgeschneidert eingestellt werden.