07.12.2011

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EMS-GRIVORY: Metallersatz im Automobilbau mit Grivory GVX

Der Automobilbau erfordert immer häufiger faserverstärkte Kunststoffe, die neben einer hohen Dimensionsstabilität, eine hohe Quersteifigkeit und Festigkeit bei einfacher Verarbeitbarkeit besitzen. Dieses Anforderungsprofil erfüllt nach Anbieterangaben Grivory GVX und sei deshalb prädestiniert für den Ersatz von klassischen Metallanwendungen.

Für den Automobilkonstrukteur wird Grivory GVX als ein besonders zuverlässiges Produkt beschrieben. Die für Polyamide typische Wasseraufnahme trete bei diesem teilkristallinen, partiell aromatischen Material in nur sehr geringem Mass auf. Im konditionierten Zustand verringere sich daher die Steifigkeit, in Abhängigkeit vom Verstärkungsgrad, nur um rund 5% oder weniger. Durch die erheblich verbesserte Faser-Matrix-Anbindung konnte die Quersteifigkeit bei Grivory GVX gegenüber einem vergleichbaren Produkt um 26% erhöht werden, heißt es weiter. Der Gewinn an isotropen Eigenschaften rücke den Metallersatz, insbesondere von Leichtmetallen, in eine neue Dimension.

Des Weiteren sei es mit Grivory GVX gelungen, den Verzug um mehr als 50% zu reduzieren. Dies würden aktuelle Ergebnisse belegen, nicht nur aus Moldflow-Simulationen, sondern auch aus Messreihen an Prüfkörpern und Praxisteilen. Ein weiterer Meilenstein bei der Spritzgussverarbeitung sei, dass beispielsweise ein Material mit einem Faserverstärkungsgrad von 60% die gleiche Fliessfähigkeit besitze, wie ein mit 50% glasfaserverstärktes Material. Dies erlaube einen sehr flexiblen Einsatz und es müssten keine Abstriche bei dem E-Modul (bis 28 GPa) sowie der Bruchfestigkeit (bis 300 MPa) gemacht werden. In Kombination mit einem kunststoffgerechten Bauteildesign könnten somit Festigkeiten erreicht werden, die ebenbürtig zu Bauteilen aus Leichtmetallen sind.

Seit der Markteinführung von Grivory GVX im Jahr 2008 haben sich für dessen Einsatz im Automobilbau zwei interessante Anwendungsbereiche gebildet.

In dem ersten Bereich wird Grivory GVX-5H mit 50% Glasfaserverstärkung verwendet. Durch die deutlich verbesserte Quersteifigkeit und den reduzierten Verzug können beispielsweise Anwendungen im Fahrzeuginterieur wie Funktionsträger, Gehäuse und Cupholder realisiert werden. Die Firma fischer automotive systems produziert in Serie die Arme und einen Blendenträger des Cupholders für das Fahrzeug Porsche Panamera. Bei diesem Bauteil treten besonders quer zur Faser hohe Kräfte auf. Diese können den weiteren Angaben zufolge sehr gut von Grivory GVX durch seine ausgezeichnete Faser-Matrix-Anbindung aufgenommen werden.

In dem zweiten Bereich werde die beeindruckende Fähigkeit genutzt, dass auch Verstärkungsgrade für höchste Festigkeiten noch leicht verarbeitbar seien. Häufig werde hier Grivory GVX-65H mit 65% Glasfaserverstärkung eingesetzt. Als ein Paradebeispiel wird der Gangwahlhebel für Automatikgetriebe vorgestellt, gefertigt von der Firma Leopold Kostal. Ähnliche Bauteile würden derzeit zumeist nur in Zink-Druckguss existieren.

Der Gangwahlhebel muss auf Betätigungskräfte von bis zu 250 N in vier Richtungen ausgelegt sein. Im Crashfall muss dieser bei maximal 380 N definiert in einem unkritischen Bereich brechen, um Verletzungen der Fahrzeuginsassen vorzubeugen. Des Weiteren muss der Gangwahlhebel sehr steif sein, um ein präzises Schalten zu ermöglichen. Zusätzlich müssen für dieses Sichtbauteil auch höchste Oberflächenanforderungen (Class-A) erfüllt werden. All dies könne mit einem Polyamid 6 GF50 nicht erreicht werden. Durch die Kooperation der Firmen Leopold Kostal und EMS-GRIVORY konnte der Gangwahlhebel durch verschiedene Moldflow- und Finite-Elemente-Analysen optimiert werden und zusammen mit dem Einsatz von Grivory GVX-65H wurde die Serienumsetzung des Projektes möglich.