08.10.2013

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BASF: Ultramid Endure jetzt auch als Blasformtype verfügbar

In wenigen Monaten werden die strengen Grenzwerte der Abgasnorm Euro 6 Realität. Sie fordern je nach Fahrzeugart bei den Stickoxid- und Kohlenwasserstoffemissionen sowie den Rußpartikeln deutliche Reduktionen. Um die neuen Grenzwerte einhalten zu können, setzt die Automobilindustrie auf die Niederdruck-Abgasrückführung sowie das Downsizing, eine Verkleinerung der Motoren bei gleicher oder höherer Leistung durch Turboaufladung. Auf diese Weise werden jedoch die klassischen Belastungen in der Ladeluftstrecke bei weitem überschritten, und zwar vor allem durch den Kontakt mit Abgaskondensat, aber auch durch deutlich höhere Temperaturen und Drücke.

Hitzebeständige Werkstoffe für die Ladeluftstrecke
Speziell für diese Belastungen habe BASF 2010 das besonders hitzebeständige "Ultramid" Endure entwickelt. Es handelt sich den Angaben zufolge um das bisher hitzebeständigste, auf Polyamid basierende Spritzgussmaterial, das im Markt verfügbar ist. Jetzt führt die BASF mit Ultramid Endure D5G3 BM auch eine Blasformtype ein. Mit ihr sollen sich künftig im Blasformverfahren Rohre effizient herstellen lassen.

Vom Spritzguss zum Blasformen
Zu den ersten Serienanwendungen der Spritzgusstype Ultramid Endure D3G7 zählte 2012 die Substitution eines bis dahin metallischen Hitzeschilds in der Ladeluftstrecke. Mit seiner Temperaturbeständigkeit von 220°C im Dauergebrauch und 240°C Spitzenbelastung lasse sich der Werkstoff aber auch bei vielen anderen Bauteilen einsetzen, die sich hinter der Turboaufladung befinden, also am Resonator, an Sensoren und Aktuatoren, an der Eingangsseite des Ladeluftkühlers und im Ladeluftverteiler. Die Rohre zwischen Turbolader und Ladeluftkühler, die denselben hohen Temperaturen ausgesetzt seien, sollen sich am besten im Blasformverfahren mit dem neuen Ultramid Endure D5G3 BM fertigen lassen.

Das neue Ultramid Endure D5G3 BM mit 15% Glasfasergehalt verfügt den Angaben zufolge über eine hohe Wärmealterungsbeständigkeit, sei gut zu verarbeiten und habe außerordentliche akustische Eigenschaften. Ebenso wie bei der Spritzgusstype liege die Temperaturbeständigkeit im Dauergebrauch bei 220°C und die mögliche Spitzenbelastung bei 240°C. Durch die relativ niedrige Massetemperatur bei der Verarbeitung im Blasformprozess sollen sich in der Regel günstige Systemkosten ergeben. Damit schneide "Ultramid" Endure deutlich besser ab als beispielsweise PPS (Polyphenylensulfid).

Wie das Spritzgussprodukt erhalte die neue Endure-Type ihre außergewöhnliche Wärmestabilisierung durch eine bewährte Stabilisierungstechnologie, die den oxidativen Angriff des Luftsauerstoffs unterdrücke. Dabei sei der Schutz nicht nur auf die Oberfläche beschränkt, sondern durchziehe das gesamte Material. Dies erlaube beispielsweise auch eine spanende Bearbeitung, wie sie im Bereich von Anschlüssen notwendig sein könne.

Schmelzestabilität für den Produktionsprozess
Für die Verarbeitungsart des Blasformens werden dem Kunststoff auch eine besondere Schmelzefestigkeit und ein günstiges Quellungsverhalten abverlangt. Beim Sonderverfahren Saugblasen wird das aufgeschmolzene Material über einen Kolben im Blaskopf durch eine Ringspaltdüse gedrückt und in das geschlossene Werkzeug eingefädelt. Ein durch eine Saugpumpe erzeugter Luftstrom und die Schwerkraft führen den Schlauch durch das Werkzeug. Nach dem Abquetschen von oberem und unterem Schlauchende wird der Schlauch mit einer Nadel durchstoßen und aufgeblasen, so dass die endgültige Form entsteht.

Eine hohe Schmelzestabilität wirkt der Längenänderung des Schlauchs entgegen. Je geringer diese Längenänderung, desto besser sei das Produkt für das Saugblasen geeignet. Ähnliches gelte für die Schlauchquellung. Eine gewisse Quellung sei zwar erforderlich, weil so die Wanddicken durch geringe Stellwege der axialen Wanddickensteuerung korrigiert werden können. Eine zu hohe Quellung verursache jedoch Probleme beim Einführen des Schlauchs in das Werkzeug. Zudem neigten stark schwellende Werkstoffe dazu, sich in Abhängigkeit von der Extrusionslänge aufzuweiten, was zu einer Kegelstumpfform des Schlauchs führe. Ultramid Endure BM hingegen bleibe größtenteils zylindrisch. Da es auch gut auf Änderungen der Verarbeitungsparameter reagiere, seien Korrekturen während des Produktionsprozesses leicht möglich.

Sehr gute akustische Eigenschaften
Das Thema Akustik ist laut BASF inzwischen ein markenprägender Faktor geworden, der in der Automobilindustrie einen hohen Stellenwert einnimmt. Neue Motorenkonzepte und steigende Ansprüche beim Kunden und beim Gesetzgeber verlangen nach akustisch vorteilhaften Materialien. Ultramid Endure besitzt den Angaben zufolge ein ausgezeichnetes Dämpfungsverhalten und eigne sich daher auch für akustisch anspruchsvolle Anforderungen. Beispielsweise könne mit Ultramid Endure die Entstehung von störendem Luftschall, abgestrahlt von der vibrierenden Bauteiloberfläche, direkt an der Quelle verringert werden. Abhängig von Temperatur und Feuchte weise der Werkstoff im Vergleich zu Polyphenylensulfid bis zu zehn Mal bessere Dämpfungswerte auf.

Wärmealterungsbeständigkeit
Die überdurchschnittliche Beständigkeit von Ultramid Endure BM gegen Wärmealterung habe sich in Versuchen eindrucksvoll nachweisen lassen. Dazu wurden Probekörper in einem Wärmeschrank 3.000 Stunden lang Temperaturen bis 220°C ausgesetzt. Die Bruchspannung sei dabei nur unwesentlich abgesunken und habe nach 3.000 Stunden noch deutlich über den Werten des PPS gelegen. Die Bruchdehnung erreichte nach dieser Lagerzeit noch Werte von ca. 2,5 %. Damit habe sich das Material im Vergleich zu PPS auch als deutlich zäher erwiesen.

Erste seriennahe Bauteile aus Ultramid Endure BM wurden bei der Dr. Reinhold Hagen Stiftung gefertigt. Nach weiteren Versuchen bei Blasformverarbeitern sei die Verarbeitungsqualität des Materials bis zur Serientauglichkeit optimiert worden. Der neue Werkstoff stehe zurzeit in Mustermengen und ab Herbst 2013 in kommerziellen Mengen zur Verfügung.

Weitere Informationen: www.basf.com, www.ultramid.de

K 2013, 16.-23.10.2013, Düsseldorf, Halle 05, Stand C21/D21

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