Hohlprofile statt Blech

Lanxess ist es gelungen, die im strukturellen Leichtbau etablierte Kunststoff-Metall-Hybridtechnik auf den Einsatz von metallischen Hohlprofilen mit runden und eckigen Querschnitten auszuweiten. Diese sind formstabiler und weisen höhere Steifigkeiten und Festigkeiten auf.

15. März 2018

Die Kunststoff-Metall-Hybridtechnik ist eine im strukturellen Leichtbau etablierte Konstruktionsmethode, die der Spezialchemie-Konzern Lanxess entwickelt hat. Sie kombiniert gezielt die Stärken von Metall und Kunststoff. Mit ihr werden seit Jahren zum Beispiel Frontends, Pedallagerböcke und Bremspedale gefertigt. Als Spritzgießkomponente findet dabei in der Regel glasfaserverstärktes Polyamid 6, als Metallkomponente Stahl- oder Aluminiumblech Verwendung. Nun ist es Lanxess gelungen, die Hybridtechnik auf den Einsatz von metallischen Hohlprofilen mit runden und eckigen Querschnitten auszuweiten. „Im Vergleich zu Blechen sind Hohlprofile deutlich formstabiler und weisen höhere Torsionssteifigkeiten sowie -festigkeiten auf“, erklärt Lukas Schröer, Projektleiter Leichtbau in der Anwendungsentwicklung des Geschäftsbereichs High Performance Materials (HPM). „Wir gehen deshalb davon aus, dass mit dieser neuen, von uns als Hohlprofil-Hybridtechnik bezeichneten Technologie künftig auch Bauteile wie Instrumententafelträger gefertigt werden können, die in klassischer Hybridbauweise bisher noch nicht genügend belastbar waren.“

 

Einfacher und kostengünstiger Fertigungsprozess

 

Lanxess hat für die Hohlprofil-Hybridtechnik einen wirtschaftlichen und einstufigen Prozess entwickelt. Dafür waren mehrere Aufgaben zu lösen: „Zum Beispiel muss es möglich sein, die Metalleinleger problemlos in das Spritzgießwerkzeug einzubringen. Produktionsbedingt weisen sie Toleranzen auf, was zu Schäden am Werkzeug und, bei zu kleinen Einlegern, zu Undichtigkeiten im Werkzeug führen kann“, erläutert Boris Koch, Spezialist für Hybridtechnik in der technischen Anwendungsentwicklung von HPM. Weiterhin muss der Einleger abgestützt werden, damit er den hohen Schmelzedrücken während des Spritzgießens standhält und nicht zusammengepresst wird. Zudem muss sich ein in alle Richtungen nachhaltig fester Verbund zwischen Kunststoff und Metall ergeben. Koch: „Das Resultat unserer Entwicklungsarbeit ist ein großserientauglicher Prozess, der nur geringe Anlageninvestitionen erfordert, kurze Zykluszeiten wie beim Standard-Spritzguss ermöglicht und ähnlich einfach ist wie die klassische Hybridtechnik mit Blechen.“

 

Breites Anwendungsspektrum

 

Große Einsatzchancen hat die neue Variante der Hybridtechnik neben Instrumententafelträgern auch bei anderen Strukturbauteilen mit hohen Anforderungen an die mechanische Belastbarkeit. „Wir denken zum Beispiel im Fahrzeugleichtbau an Sitzstrukturen, Frontends, Heckklappen- und Lkw-Spiegelträger. Aber auch in der Fertigung von Möbeln, Leitern und Kinderwagen sehen wir Anwendungspotenzial“, sagt Schröer.

 

Lanxess bietet für die Hohlprofil-Hybridtechnik maßgeschneiderte Polyamid-Compounds als Spritzgießmaterialien an. „Darunter sind zum Beispiel besonders leichtfließende Materialvarianten für komplexe Rippenstrukturen und Geometrien sowie hochgefüllte Polyamid 6-Typen, die mit ihrer hohen Festigkeit und Steifigkeit die mechanische Performance von Hybridbauteilen noch einmal steigern“, erklärt Koch.

 

Ausblick: Einsatz von Druckguss- und Strangpresseinlegern

 

Derzeit arbeitet Lanxess daran, die Hybridtechnik auch auf einfache, kostengünstige Druckguss- oder Strangpresseinleger auszuweiten. „Auch Hohlprofileinleger aus Faserverbundwerkstoff sind in der neuen Hybridtechnik einsetzbar“, sagt Koch. „Damit könnten in der Serienfertigung von Strukturbauteilen weitere Gewichtseinsparungen erzielt werden.“