Kunststoffe 11.05.2001, 17:29 Uhr

Smarter Kunststoff-Einsatz wird Kernkompetenz der Autobauer

nahezu unbegrenzte Gestaltungsfreiheit. Neben dem zunehmenden Einsatz von Kunststoffen im Außenbereich zieht es dabei die Konstrukteure besonders beim Interieur immer mehr zum Polymer.

Fahren Sie lieber Playstation oder Palmtop? Was zunächst wie ein Scherz klingt, ist für die Vordenker der übernächsten Autogeneration schon heute Arbeitsalltag, denn diese soll online- und multimediafähig sein. „Die heutigen Driver-Information-Systeme stellen erst den Anfang dar. Jetzt erfolgt verstärkt die Integration unterschiedlicher Unterhaltungssysteme für die Passagiere im Fahrzeuginnenraum“, erläuterte hierzu Georg Kirchbaumer auf dem Kongress „Kunststoffe im Automobilbau“ der VDI-Gesellschaft Kunststofftechnik, Düsseldorf, im April in Mannheim. Rund 7 kg, so der Entwicklungsleiter der SAI Automotive SAL GmbH, Sontra, werde eine künftige Multimedia-Vollausstattung vermutlich wiegen.
Die Kunststoffentwicklung wird sich vor allem im hinteren Bereich des Fahrzeuginnenraums auswirken. Denn der wird künftig anders gestaltet und eher einem hochmodernen Büro oder Spielplatz gleichen. Folge: Die heute für das Interieur verwendeten preisgünstigen Polypropylene (PP) dürften verstärkt durch technische Kunststoffe mit geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten ersetzt werden, um die Auswirkungen der durch die zusätzlichen Kabelbäume erzeugten Wärmeentwicklung im Zaum zu halten. Gleichzeitig muss versucht werden, das über die moderne Informationstechnik eingebrachte Mehrgewicht – wieder einmal – durch Gewichtseinsparung in anderen Bereichen auszugleichen.
Welche Potenziale beim Ersatz von „klassischen“ Baugruppen durch hoch integrierte Lösungen aus Kunststoff erschlossen werden, zeigten Dipl.-Ing. Manfred Bauer und Dipl.-Ing. Frank Warnecke an ihrem Beispiel der Vollkunststoff-Armaturentafel für den neuen Opel „Corsa“: „Mit der Entwicklung haben wir ein Produkt geschaffen, das – bezogen auf den Airbagbereich – die Kosten des Vorgängermodells um 65 % und das Gewicht um 50 % reduziert“, freuten sich die Cockpit-Entwickler von SAI und Opel.
Eine der größten Herausforderungen sei hierbei die Umsetzung eines innovativen Konzepts für einen unsichtbaren, integrierten Airbagdeckel auf der Beifahrerseite gewesen. Basismaterial für die neue Instrumententafel ist ein schlagzäh modifiziertes Polypropylen (PP-EPDM T20). Die Sollbruchstellen der Airbagklappe sind durch Laserbearbeitung vorstrukturiert. Die Airbagklappe wird auf der Rückseite durch großflächiges Verschweißen mit einem Teil verstärkt, das aus zwei unterschiedlichen Kunststoffkomponenten besteht. Im Klappenbereich wird ein thermoplastisches Elastomer (TPE) verarbeitet, während im Bereich des Schusskanals ein mit 30 % Glasfasern verstärktes PP zum Einsatz kommt. Das Scharnier verstärkt eine Gewebe-Einlage aus hochfestem Polyester. Die Entwicklung wurde für den Innovationspreis Spritzgießen eingereicht.
Zu den technologisch komplexesten Bauteilen, für die Kunststoffe dem Konstrukteur neue gestalterische Möglichkeiten eröffnen, rechnet Dr.-Ing. Ulrich Hackenberg die Scheinwerfer. Während glasklares Polycarbonat (PC) für die Streuscheiben bereits Stand der Technik sei, so der Bereichsleiter Pkw-Aufbauentwicklung bei der Volkswagen AG, Wolfsburg, gehe der Trend inzwischen auch im Reflektorbereich dahin, die bisherigen Metallspiegel durch chrombeschichtete Kunststoffe zu ersetzen. Hierfür sprächen nicht nur Kosten- und Gewichtsminderung, sondern auch die größere Designfreiheit.
Unter starkem Substitutionsdruck sieht der Wolfsburger Automobilbau-Experte auch „klassische“ Blechdomänen wie die Außenhaut. So setze Volkswagen beispielsweise beim „New Beetle“- für die Kotflügel Kunststoff ein und nutze dessen elastisches Grundverhalten für die Minimierung von Bagatellschäden. Auch andere Anhänge- und Anbauteile wie Klappen würden zunehmend aus Kunststoff gefertigt. Dieser vermehrte Einsatz der Polymere lasse erwarten, so Hackenberg, dass die Automobilhersteller diesen Fertigungsbereich inzwischen neben der Blechverarbeitung als „eigene Kernkompetenz“ einstufen und hier selbst in großem Rahmen einsteigen werden.
Verstärkt werde dies durch moderne Rahmenkonstruktionen wie z.B. beim Fiat „Multipla“ oder beim Audi „A2“, die sich ideal mit Kunststoffbeplankungen kombinieren ließen. Auf Grund der verhältnismäßig niedrigen Investitionen stelle diese Technologie gerade für Nischenfahrzeuge mit kleinen bis mittleren Stückzahlen eine interessante Alternative dar, weil der Fahrzeughersteller seinem Kunden ein interessantes Angebot an Varianten bei vertretbaren Kosten anbieten könne.
Kritisch bewertete Hackenberg die starren Recycling-Quoten der bundesdeutschen Altautoverordnung. Der Einsatz von Kunststoffen zur Senkung des Fahrzeuggewichts und damit des Verbrauchs werde dadurch behindert: „Ökologisch fortschrittlichste Serienfahrzeuge wie der 3-l-Lupo oder der Audi A2 werden bestraft, weil die Quotenregelung nicht berücksichtigt, dass der Betrieb eines Pkw einen weitaus größeren Rohstoffverbrauch – in Form von Kraftstoff – verursacht, als für die Herstellung erforderlich war“, stellte der VW-Experte auf der VDI-Tagung in Mannheim fest.
Zudem bleibt laut Hackenberg dabei unberücksichtigt, dass die lange Kfz-Nutzung von rund 15 Jahren den Entwicklungszyklus von Kunststoffen bei weitem übersteige. Deshalb seien die Kunststoffe aus Altfahrzeugen zum Zeitpunkt der Stilllegung nicht mehr auf dem Stand der Technik. Mit den Werkstoffen des „Golf II“, der Mitte der 80er Jahre gebaut worden sei, könne man keinen modernen „Lupo“ fertigen, weil die alten Polymere gar nicht die Verarbeitungseigenschaften für heutige Werkzeuge mit ihren viel größeren Fließwegen bei gleichzeitig deutlich dünneren Wanddicken besitzen.
Wie schwierig es sei, die hinsichtlich des Recyclingaspekts Problem behafteten Kunststoffverbunde zu vermeiden, zeige sich u.a. am Beispiel der zahlreichen flexiblen Schlauchleitungen, die für die Zirkulation von Kraftstoff, Hydraulikflüssigkeit oder Kältemittel für Klimaanlagen erforderlich sind. Stand der Technik wären 4-Komponenten-Ausführungen aus einer inneren und einer äußeren Elastomerschicht im Verbund mit einer Sperrschicht und einem Druckträger etwa aus Aramidfasern.
Einer der wesentlichen Vorteile von Kunststoffbauteilen ist die Möglichkeit der Verminderung des Montageaufwands durch Integration. Statt der „klassischen“ Stoßstange weisen künftige Automobile hoch integrierte Frontend-Module auf, die aus Stoßfängersystem, Scheinwerfern, Scheinwerferwaschanlage, Sensorik, Crashmanagement-System, Kabelbaum, Haubenschloss und gegebenenfalls sogar Kühlsystem auf einem Montageträger bestehen. Die komplette Baugruppe wird separat montiert und einbaufertig ans Band geliefert.
„Schon allein das Stoßfängersystem kann je nach Ausführung aus mehr als 20 Einzelteilen bestehen“, weiß Entwicklungsexperte Dr.-Ing. Hans-Joachim Ludwig, der bei Decoma Europe in Altbach für das Engineering zuständig ist. Die Außenhaut besteht meist aus PP-Produkten, die im Spritzgießverfahren hergestellt werden. In einigen Fällen werde auch faserverstärktes Polyurethan (PUR) im RRIM-Verfahren (Reinforced Reaction Injection Moulding) eingesetzt. Aus Stabilitätsgründen werde für den Montageträger Metall oder ein Metall-Kunststoff-Verbund aus Stahlblechen, die mit glasfaserverstärktem Polyamid (GF-PA) umspritzt werden, verwendet. Reine Kunststofflösungen böten bisher nicht die erforderliche Crash-Sicherheit. KLAUS VOLLRATH/Si

Von Klaus Vollrath/Jürgen Siebenlist

Stellenangebote im Bereich Kunststofftechnik

B. Braun Melsungen AG-Firmenlogo
B. Braun Melsungen AG Ingenieur / Techniker (m/w/d) Bad Arolsen
Bavaria Medizin Technologie GmbH-Firmenlogo
Bavaria Medizin Technologie GmbH Projektingenieur Produktentwicklung (m/w/d) Weßling
Murrelektronik GmbH-Firmenlogo
Murrelektronik GmbH Senior Konstrukteur (m/w/d) Oppenweiler
MED-EL Medical Electronics-Firmenlogo
MED-EL Medical Electronics Mechanical Design Engineer (m/f) Innsbruck (Österreich)
CABKA GmbH & Co. KG-Firmenlogo
CABKA GmbH & Co. KG Leiter Instandhaltung (m/w/d) Weira bei Pößneck

Alle Kunststofftechnik Jobs

Top 5 Werkstoffe

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.