Leicht, aber leistungsfähig - AutomobilKONSTRUKTION

Leichtbau

Leicht, aber leistungsfähig

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Anwender in vielen Industriebranchen fordern in der Regel immer mehr Funktionen bei reduziertem Gewicht. Pöppelmann K-Tech bietet unterschiedliche Lösungswege, um das Bauteilgewicht deutlich zu reduzieren, die Bauteilfunktion zu erhöhen und somit gleichzeitig die Kosten zu senken.

Der Autor: Dirk Stubbe, Projektleiter Verkauf im Bereich K-Tech, Pöppelmann Kunststoff-Technik GmbH & Co. KG, Lohne

Pöppelmann K-Tech bietet verschiedene Kunststoff-Lösungen zur Gewichtsreduzierung
Insbesondere in der Automobilindustrie spielt Leichtbau eine entscheidende Rolle. Denn jedes eingesparte Gramm hilft, den Kraftstoffverbrauch zu senken und die gesetzlichen CO2-Vorgaben einzuhalten. Aber auch in anderen Industriezweigen gewinnt das Thema zunehmend an Relevanz – spätestens dann, wenn sich durch die konsequente Reduzierung des Gesamtgewichts ein Teil der Betriebskosten einsparen lässt. Pöppelmann K-Tech bietet verschiedene Strategien und Lösungen, um erhebliche Gewichtseinsparungen zu erzielen.
So vielfältig wie die Anwendungsbereiche und technischen Anforderungen sind, so komplex sind die Zielvorgaben – gerade in Bezug auf die Gewichtsreduzierung. Die Erfahrungen der vergangenen Jahre haben gezeigt, dass es nicht die eine Lösung gibt. Stattdessen müssen jedes Produkt und jeder Prozess separat durchleuchtet werden. Pöppelmann K-Tech betreut seine Kunden von der Entwicklung bis zur Serie – mit Erfolg. Denn je eher der Kunststoff-Experte in den Entwicklungsprozess eingebunden wird, desto stärker ist das Ergebnis. Mit Hilfe von leistungsfähigen Polymeren produziert Pöppelmann beispielsweise hochbelastbare Öldruckrohre, die vorher aus Aluminium gefertigt wurden, aus Kunststoff.
K-Tech-Check: Basis eines jeden Projekts
Bevor Pöppelmann K-Tech mit einem neuen Projekt startet, führen die Experten des Kunststoffverarbeiters aus Lohne bei Oldenburg gemeinsam mit dessen Kunden eine intensive Bauteilbewertung durch: den K-Tech-Check. Dabei wird jede Anfrage auf die Parameter Material, Konstruktion, Werkzeug und Prozess überprüft, sodass sich beurteilen lässt, an welcher Stellschraube die Ingenieure drehen müssen, um das Gesamtgewicht der Lösung zu reduzieren.
Ein entscheidender Faktor für Gewichtsreduzierung ist das Material – gerade wenn es darum geht, Metallteile in Kunststoff umzukonstruieren. „Jedes Bauteil muss zum Beispiel von Anfang an kunststoffgerecht in Relation zum Material ausgelegt werden – damit schon in der Konstruktion frühzeitig wichtige Weichen in Bezug auf Funktionalität gestellt werden können“, erklärt Reinhard Böckmann, Projektleiter bei Pöppelmann K-Tech. „Gleichzeitig schauen wir uns den Prozess an, sprich: Mit welcher Technologie und nach welchen Vorgaben wir am sinnvollsten produzieren. Parallel kümmern wir uns um das Werkzeug: Was muss es leisten? Wie lasten wir es am effektivsten aus?“
Die Entscheidung für das passende Material fällt nach Sichtung der CAD-Daten: „Denn erst, wenn das Material zu hundert Prozent zur Konstruktion passt, wird am Ende eine wirtschaftliche Lösung daraus“, sagt Projektleiter Sascha Arkenau. Wie fest muss das Material sein? Welcher Temperatur muss es standhalten? Wie flexibel muss es sein, wie teuer darf es sein? Und wie sieht es mit Recycling aus? Natürlich spielt auch das Gewicht eine entscheidende Rolle. „Das sind Fragen, die wir uns jedes Mal stellen – auch bei bestehenden Kunststoffteilen“, so Arkenau.
MuCell-Verfahren sorgt für bessere Dimensionsstabilität bei geringerem Gewicht
Außer über den Aspekt Material kann das Bauteilgewicht auch über neue Herstellungsverfahren reduziert werden. Seit vielen Jahren setzt Pöppelmann K-Tech das MuCell-Verfahren ein, eine Technologie zum physikalischen Schäumen von Thermoplasten. Dieses Verfahren bietet eine Menge von Vorteilen. Mit Hilfe der Maschinenparameter ist der Fertigungsprozess sicher zu steuern und somit absolut reproduzierbar. Weiterhin kann durch die Schaumbildung das Bauteilgewicht um bis zu 15 %, je nach Materialtyp, reduziert werden.
Doch die Gewichtsreduzierung ist nur ein wesentlicher Vorteil des MuCell-Verfahrens. Stärker überwiegen funktionelle Vorteile, unter anderem die verbesserte Dimensionsstabilität der Formteile: Dank des thermoplastischen Schäumens lassen sich Formteile mit geringem Verzug und hoher Steifigkeit herstellen. Außerdem lassen sich Einfallsstellen reduzieren. Gerade bei verzugsanfälligen Bauteilen, beispielsweise bei Batteriegehäusen, ein wichtiger Faktor.
„Am Ende erhält man mehr Funktionen bei reduziertem Gewicht bei gleichzeitiger Kostenkontrolle“, fasst Karen Rußmann zusammen. Sie ist bei Pöppelmann K-Tech zuständig für die Prozessumsetzung. Mit über 4,5 Millionen produzierten Serienbauteilen allein im Jahr 2015 ist Pöppelmann einer der führenden Verarbeiter, wenn es um MuCell geht.
Organobleche: noch leichter und fester
Doch nicht für jedes Bauteil ist MuCell das richtige Verfahren. In diesem Zusammenhang bieten Organobleche neue, vielversprechende Konstruktionsmöglichkeiten. Bei Organoblechen handelt es sich um vorgefertigte Halbzeuge, bestehend aus in Polymer getränktem Endlosglasfaser-Gewebe. Diese werden je nach Kontur zugeschnitten, aufgeheizt und direkt im Spritzgusswerkzeug umgeformt. Das Besondere: Die Funktionsbereiche werden einfach auf den Einleger gespritzt. Zusätzliche, aufwändige Nacharbeitsschritte entfallen.
„Diese Funktionsintegration ist ein großer Vorteil gegenüber Metallbauteilen“, sagt Frank Schockemöhle, Leiter Prozessumsetzung bei Pöppelmann K-Tech. „Hinzu kommt, dass die Steifigkeit und Festigkeit vergleichbar sind. Aber die Bauteile sind deutlich leichter.“ Der Einsatz von Organoblechen ist nicht neu, erhält aber durch die Zielvorgabe Gewichtsreduktion immer mehr an Bedeutung. Das Unternehmen produziert bereits mehrere Bauteile für laufende Serienanwendungen.
Die Möglichkeiten, das Gewicht von Bauteilen zu reduzieren und zugleich die Funktionalität zu erhalten oder sogar zu erweitern, sind also vielfältig. Pöppelmann K-Tech bietet seinen Kunden hierzu verschiedene innovative Lösungen. Da das Unternehmen Bauteilentwicklung und Serienproduktion aus einer Hand bietet, profitieren Kunden von besonders kurzen Entwicklungszeiten.
Mit Hilfe von 3D-Entwicklungstools wie FEM-Berechnungen oder Füllsimulationen können Konstruktionsdaten bereits in frühen Projektphasen bewertet werden. Zudem verfügt der Kunststoffverarbeiter über umfangreiche Praxiserfahrungen im Umgang mit unterschiedlichen Materialien und Werkzeuganforderungen sowie ein umfangreiches Netzwerk zu allen namhaften Rohstoffherstellern.
Pöppelmann K-Tech präsentiert seine umfangreichen Leichtbau-Lösungen auf der Industrial Supply im Rahmen der diesjährigen Hannover Messe vom 25. bis 29. April 2016.
Pöppelmann Kunststoff-Technik GmbH & Co. KG, Lohne, info@poeppelmann.com, www.poeppelmann.com
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