Faserverbundwerkstoff macht Batteriegehäuse leicht, stabil und sicher

20.09.2011

Dass Fahrzeuge immer leichter werden müssen, ist mittlerweile jedem geläufig. Weniger Gewicht bedeutet weniger Kraftstoffverbrauch, weniger CO2-Ausstoß und mit Blick auf die Elektromobilität: größere Reichweiten. Ob konventionelle oder alternative Antriebe: Im Automobilbau rücken vor allem die Kunststoffe auf die vorderen Ränge, wenn es darum geht, bei ungebrochen hohen Ansprüchen an Sicherheit, Funktionalität und Design auf geeignete, leichtgewichtige Materialien zu setzen. Im Innenraum, als integrierte Systembauteile und zunehmend auch im Strukturleichtbau. Der Polymerspezialist REHAU bietet gerade dafür mit dem eigens entwickelten Produktionsverfahren ULTRALITEC weitreichende Möglichkeiten. 

Vorgelege Demonstrationsbauteil Ultralitec: Wie bei einem Schneider werden die Schichten zugeschnit-ten, in Faserrichtung ausgerichtet und faltenfrei aufeinandergelegt, um ein Maximum an Steifigkeit zu erzielen. Am Ende des Verfahrens steht ein leichtgewichtiges Bauteil mit geringer Materialdichte.

Ein Batteriekasten eines Elektrofahrzeugs beispielsweise zählt zu den geeigneten Strukturbauteilen, bei denen Metalle künftig nahezu keine Rolle mehr spielen. – Ein Bauteil, das extrem stabil und sicher sein muss, das Crashsituationen aushalten und die Batteriezellen im Wohlfühlbetrieb halten muss. Dieses Produkt könnte komplett auf Kunstsoff basieren, genauer gesagt auf einem faserverstärktem Thermoplast -  so, wie er auch artverwandt beim Flugzeugbau zum Einsatz kommt.

Der Clou des von REHAU entwickelten Verfahrens liegt in der Idee, die positiven Eigenschaften dieses Verbundmaterials, wie Steifigkeit und Festigkeit bei deutlich geringem Gewicht, weiter zu multiplizieren, indem der faserverstärkte Thermoplast Schicht auf Schicht gelegt wird.  Das Gelege kann insgesamt aus bis zu 27 dieser Schichten bestehen. Wie viele Lagen benötigt werden, hängt von dem jeweiligen Bauteil ab, für das zuvor im 3-D-Simulator alle notwendigen Parameter ermittelt werden: Größe, Gewicht, vor allem aber die Lasten, die später am Bauteil selbst wirken. Hier stehen Strukturbauteile wie Batteriekästen unter enormen Anforderungen.

Das Bauteil weist im 3-D-Simulator die verschiedensten Lastrichtungen aus. Daran orientieren sich die Techniker bei der Konfektion des Schichtgeleges. Die im Thermoplast integrierten, gestreckten Fasern müssen exakt in Lastrichtung ausgelegt sein, um das Maximum an Steifigkeit zu erzielen. Wie bei einem Schneider werden die einzelnen Schichten zugeschnitten, in Faserrichtung ausgerichtet und faltenfrei aufeinandergelegt. Das Gelege wird miteinander verbunden, erwärmt und anschließend dreidimensional in Form gepresst. Diese Vorgehensweise bietet die Möglichkeit, gleich zwei Produktionsverfahren miteinander zu verheiraten. Das Formpressverfahren kann, je nach Anforderungen an das jeweilige Bauteil, mit dem Spritzgussverfahren kombiniert werden, um weitere Funktionen wie etwa Rippen zur Verbesserung des Akustikverhaltens und der Geräuschdämmung sowie  Clips, Kabel oder Halterungen zu integrieren.

Am Ende des gesamten Produktionsverfahrens steht ein leichtgewichtiges  Bauteil mit einer geringen Materialdichte. Gegenüber einer metallischen Bauweise beträgt die Einsparung rund 50 Volumenprozent bei gut 30 Prozent Gewichteinsparung. 

Als Vorreiter innovativer Verfahrenstechnologien ist REHAU mit der ULTRALITEC-Technologie ein weiterer Schritt nach vorne gelungen. Der Kunststoffexperte bietet damit Kunden und Partnern die Möglichkeit, den Strukturleichtbau im Fahrzeug auf polymere Basis zu stellen und Metall weitgehend zu substituieren. Tragstrukturen für Anbauteile, wie beispielsweise Seitentüren inklusive Aufprallträger, oder ganzheitliche Strukturbauteile wie Batteriekästen könnten dank dieser Entwicklung komplett automatisiert in Großserie gefertigt werden. 


REHAU ist ein weltweit führender Systemhersteller in den Bereichen Bau, Automotive und Industrie. Für kreative, umweltfreundliche und kundenorientierte Komplettlösungen sorgen ca. 15.000 motivierte und hochqualifizierte Mitarbeiter rund um den Globus. Ausgezeichnete Innovationen, modernste Fertigungstechnologien und flexible Logistik haben das seit über 60 Jahren bestehende unabhängige Familienunternehmen für nahezu alle Wirtschaftsbereiche zum zukunftsorientierten und zuverlässigen Partner mit Know-how gemacht. REHAU ist heute in über 50 Ländern mit Verkaufsbüros und Werken vertreten.

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