Hochintegriertes und leichtes Lamellendach aus Polycarbonat

Durchgehende Transparenz

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Design, Integration und Gewichtseinsparung – diese Stärken gegenüber Glas haben der Automobilverscheibung mit Polycarbonat den Weg in den Serieneinsatz geebnet. Welche konstruktiven Möglichkeiten sie eröffnet, zeigt das Konzept eines hochintegrierten, leichten und durchgehend transparenten Lamellendaches.

Beispiele für Serienanwendungen von Polycarbonat in der Automobilverscheibung sind die Lamellendächer der Mercedes-Benz A- und B-Klasse, das Panoramadach des Smart Forfour, das Dachmodul des Mercedes-Benz GL und das große Panoramadach des neuen Smart Fortwo. All diese Bauteile bestehen aus dem speziell für Autoscheiben entwickelten „Makrolon“ AG2677 von Bayer Materialscience.

Integrierte Zusatzfunktionen
Gefertigt werden Polycarbonat-Automobilscheiben mit Hilfe des Spritzgieß- oder Spritzprägeprozesses. Dadurch sind viele Zusatzfunktionen direkt in einem Herstellschritt in das Bauteil integrierbar – so etwa Befestigungselemente oder Führungen für benachbarte Bauteile und Dichtungen. Die Integration verringert die Gesamtsystemkosten so weit, dass Bauteillösungen resultieren, die insbesondere zu Verbundsicherheitsglas konkurrenzfähig sind.
Bei Einsatz des Mehrkomponentenspritzgusses können mit Hilfe weiterer Kunststoffe in nur einem Fertigungswerkzeug ganze Baugruppen aufgebaut werden. Auch hierfür hat Bayer Materialscience Produkte maßgeschneidert. Beispiele sind die Polycarbonat-Blends „Bayblend“ DP T95 MF und „Makroblend“ 7665, die sich als Rahmenmaterialien in den Dachmodulen des Smart Fortwo und Mercedes-Benz GL bewähren. Mit Hilfe solcher Blends könnten zusätzlich beispielsweise Dachspoiler, hochgesetzte Leuchten und Komponenten der Reling und des Wassermanagements in das Verscheibungsbauteil integriert werden, was die Zahl der Einzelteile einer Baugruppe verkleinern und die Folgemontage vereinfachen würde.
Polycarbonat-Scheiben sind deutlich leichter als ihre Glaspendants – im Falle des Dachelementes vom Smart Fortwo zum Beispiel um über 40 %. Mit einer Fläche von rund 1,2 m2 ist dieses Dach übrigens das bisher größte, mit Polycarbonat in einem Serienfahrzeug umgesetzte Dachmodul.
Ggeeignet für alle Pkw-Arten
Fahrzeugdächer werden immer mehr zu einem Designelement, mit dem die Hersteller ihre Modelle im Sinne eines Corporate Design gestalten können. Deshalb hat Bayer Materialscience das Konzept eines hochintegrierten, leichten Lamellendaches auf Basis von Makrolon AG2677 entwickelt. Dank der kunststoffgerechten Konstruktion konnten ein Bauteildesign und eine Wertschöpfung verwirklicht werden, die mit Glas nicht machbar gewesen wären. Ziel ist, OEMs und TIERs für die Vorentwicklung von Serienbauteilen zu gewinnen. Das Konzept eignet sich für Kleinstwagen ebenso wie für Mittelklassefahrzeuge und Vans/MPVs. Von herkömmlichen Schiebe- und Faltdächern auf Basis von Textil oder PVC unterscheidet es sich vor allem durch fast vollständige Transparenz. Das neue Konzept vereint in einem Kunststoffteil die Funktionen Transparenz, Abdichten sowie Öffnen und Schließen. An die einzelnen Polycarbonat-Lamellen sind transparente und flexible Werkstoffe angespritzt, die zugleich wie ein Faltscharnier und eine Dichtung wirken. In bisherigen Serien-Lamellendächern sind die Lamellen dagegen einzeln über separate, nicht transparente Dichtungen gegeneinander abgedichtet.
Aufwändige, stabilisierende Unterkonstruktionen benötigt das neue Konzept nicht. Das Dach weist deshalb eine maximale Transparenz auf, gleichzeitig verringert sich der Bauraum. Als transparenter, flexibler Scharnier- und Abdichtungswerkstoff dient im Prototyp ein Silikon, Alternativen wären unter anderem Polyurethane (PUR) oder witterungsbeständige thermoplastische Polyurethane (TPU).
Das Konzept-Bauteil ist mit vier flexiblen Lamellensegmenten ausgestattet, entsprechend vier „Dachfenstern“, die sich jeweils getrennt quer zur Fahrrichtung öffnen und schließen lassen. Die Segmente sind über Führungsschienen mit einer festen, transparenten Polycarbonat-Dachhaut verbunden. Die einzelnen Lamellen werden über angeklebte Alu-Füßchen in den Schienen geführt. In der Mitte des Daches befindet sich eine ebenfalls durchsichtige Mittelhutze. Sie nimmt das nach dem Öffnen des „Dachfensters“ zusammengefaltete Lamellenpaket auf. Die Lamellen können, weil Polycarbonat zäh und elastisch ist, in der Hutze sehr dicht und platzsparend gepackt werden. Glaslamellen würden brechen.
Platzsparender Faltmechanmismus
Das Falten der Lamellen erfolgt nach einem von Bayer Materialscience entwickelten innovativen Mechanismus. Die Lamellen werden auf jeder Seite plan in nur einer Schienenebene geführt. Erst in der Mittelhutze wird die Schiene „zweigleisig”, so dass sich die Lamellen dort aufrichten und zusammenfalten. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lamellendächern liegen die Führungsstifte der Lamellen nicht über-, sondern hintereinander in einer Ebene, was die Anzahl der Ebenen in den Führungsschienen reduziert. Dadurch verringert sich der Bauraum um bis zu 50 %. Zusätzlich übernehmen die Führungsschienen die Funktion eines abstützenden Dachspriegels. Insgesamt ist die Bauteilsteifigkeit – auch durch das dreidimensionale Design der Dachhaut – größer als bei einem flachen Lamellendach.
Bis zu 40 Prozent weniger Gewicht
Das Lamellendach-Konzept ist nach Schätzungen von Bayer Materialscience gegenüber einer vergleichbaren Glaslösung allein schon durch den Dichteunterschied von Glas und Polycarbonat um bis zu 40 % leichter. Zusätzliche Chancen zur Gewichtsreduzierung, aber auch ein erhebliches Einsparpotenzial bei den Fertigungskosten ergeben sich durch die Integra-tion von Funktionen. So ist das Konzept-Bauteil direkt mit einem Windabweiser, zwei Blinkergehäusen und am Ende der transparenten Mittelröhre mit einer Aufnahme für das Bremslicht ausgestattet. Machbar wäre auch die Integration etwa von Dachspoilern und von Komponenten der Dachreling und des Wassermanagements.
Das neue Lamellendach kann mit Hilfe verschiedener Verfahren gefertigt werden. Die Lamellen und die elastische Weichkomponente sind jeweils durch Extrusion oder Spritzguss herstellbar. Die Oberfläche lässt sich durch Tauchen oder Fluten beschichten. Attraktiv und mit heutigen State-of-the Art-Technologien machbar ist auch die Kombination von Verfahren, um die gesamte Baugruppe in einem Prozessschritt herzustellen. Zum Beispiel bietet sich bei größeren Stückzahlen der Mehrkomponenten-Spritzguss an. Insgesamt bestimmt das jeweilige Bauteilkonzept die Wahl und Kombination der Fertigungstechnologien.
Bayer Materialscience;
Telefon: 0214/30-50053; E-Mail: ulrich.grosser@bayerbms.com

Alles aus einer Hand
Bayer Materialscience bietet für die Automobilverscheibung mit Makrolon AG2677 ein aufeinander abgestimmtes Komplettsystem an. Dieses umfasst neben maßgeschneiderten Thermoplasten wie den PC-Blends für Rahmenkomponenten auch Lacksysteme für die Scheibenbeschichtung und neue IR-absorbierende, transparente Farben für den Wärmeschutz. Damit ausgerüstete Makrolon AG2677-Scheiben sind bestimmten Glastypen bei gleicher optischer Transmission hinsichtlich der Absorbtion der Wärmestrahlung der Sonne überlegen.
Der Service des Unternehmens reicht von der kunststoffgerechten Konstruktion mit Hilfe verschiedenster CAE-Tools über rheologische Untersuchungen bis hin zur Werkzeugauslegung, Spritzgussverfahrenstechnik und Oberflächenbehandlung von Polycarbonat.
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