08.11.2010

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LANXESS: 20 % Gewichtsreduktion beim Frontend des Audi A8

Enge Entwicklungskooperation zwischen Audi, Magna, LANXESS und Bond-Laminates
Eine deutliche Gewichtsreduktion, ein Plus an Sicherheit und mehr Komfort durch eine höhere Steifigkeit - das sind die Vorzüge des in Kunststoff-Metall-Verbundtechnologie umgesetzten Frontends im Audi A8. In dem Hybridbauteil kommt neben Aluminium-Blech erstmals leichtes Organoblech zum Einsatz. Aus dem Leichtbauwerkstoff besteht ein 1,0 Millimeter dünnes U-Profil, welches im Untergurt des Hybridfrontends eingesetzt wird. Daraus resultiert im Vergleich zu einem Einleger aus Aluminium eine Gewichtseinsparung von 20 Prozent. Das innovative Hybridbauteil ist das Ergebnis einer engen Kooperation zwischen Automobilhersteller, Systemlieferant und Rohstoffproduzent. Gefertigt wird es von der Decoma Exterior Systems GmbH, einem Tochterunternehmen der Magna International Inc., mit Sitz in Obertshausen bei Frankfurt. Lieferant des Organoblech-Halbzeugs ist die Bond-Laminates GmbH aus Brilon. Im Organoblech und beim Spritzgießen findet jeweils ein maßgeschneidertes Polyamid 6 Durethan des Spezialchemie-Konzerns LANXESS Verwendung.

Das Organoblech-Hybridfrontend wurde von Magna nach den Vorgaben des Lastenheftes mechanisch ausgelegt. Vorangegangen war die Entwicklung eines rein mit Aluminiumblechen verstärkten Bauteil-Prototyps. "Wir arbeiten schon länger an Konzepten, die darauf zielen, das Leichtbaupotenzial von Organoblech in der Serienproduktion von Karosserie-Strukturbauteilen zu nutzen. Die dadurch gesammelten Ergebnisse und Erfahrungen überzeugten die Audi AG, das im Untergurt eingesetzte Aluminiumblech durch Organoblech zu ersetzen", erklärte Gottfried Sailer, Leiter des Entwicklungszentrums Frontendsysteme bei Decoma in Altbach. Besondere Herausforderung waren dabei u. a. die hohen Anforderungen an die Steifigkeit und Festigkeit. Denn das neu entwickelte Strukturkonzept sah die Bildung eines doppelten Torsionsringes vor, der die Steifigkeit des Vorderwagens erheblich erhöht. Im Falle eines Frontcrashs verteilen sich die auftretenden Kräfte auf drei Lastebenen und vier Lastpfade, woraus ein höchstes Maß an Sicherheit resultiert.

Zur Produktion des Hybrid-Frontends wird zunächst das Organoblech-Halbzeug separat verformt und dann zusammen mit drei Aluminiumblechen in das Spritzgießwerkzeug eingelegt. Anschließend werden die Bleche umspritzt und mit Verrippungen und Versteifungen aus Durethan BKV 30 EF versehen. "Unser leichtfließendes, mit 30 Prozent Glasfasern verstärktes Polyamid 6 lässt sich schonend bei geringeren Einspritzdrücken und -temperaturen verarbeiten, erlaubt die Umsetzung dünner Wanddicken und hilft, Verzug und Schwindung zu minimieren", erläutert Ulrich Dajek, Konstruktionsexperte in der Business Unit Semi-Crystalline Products von LANXESS.

LANXESS hat Decoma bei der Entwicklung des Bauteils umfangreich unterstützt. So wurde beispielsweise die günstigste Lage der Polyamid-Verstärkungsrippen berechnet, mit Hilfe rheologischer Berechnungen der Verzug minimiert und die richtige Position der Anspritzpunkte bestimmt. Bond-Laminates half u. a. dabei, den Umformprozess des Organoblech-Halbzeugs und die Haftung zwischen Organoblech und Spritzgussmaterial zu optimieren.

Magna Decoma, Systementwickler und Lieferant für u. a. hybride Frontendträger sowie komplette Frontendmodule, verfügt inzwischen über großes Know-how, wie Organobleche umgeformt und in einem stabilen Spritzgussprozess wirtschaftlich in Serie zu Hybridbauteilen verarbeitet werden können. Mit Blick in die Zukunft sind sich alle Entwicklungspartner einig: Unter spezifischen Randbedingungen lässt sich die Effektivität des gesamten Fertigungsprozesses weiter steigern, indem das bisher separate Verformen des Organoblechs in das Spritzgießwerkzeug verlegt wird. Maßgebende Kenngrößen sind in diesem Zusammenhang die Auslastung der Fertigungsanlagen sowie die Fertigungsflexibilität.

Neben dem großen Potenzial zur Gewichtsreduktion und Funktionsintegration liegt der Reiz des Einsatzes von Organoblechen in der Hybridtechnik darin, dass mit ihnen metallfreie Strukturbauteile als reine "Kunststofflösung" gefertigt werden können. Solche Bauteile müssen nicht mehr gegen Korrosion geschützt werden. Das erschließt weiteres Einsparpotenzial und vereinfacht die Karosseriefertigung.

Neben Frontends bestehen für die Organoblech-Hybridtechnologie im Karosseriebereich überall dort große Anwendungschancen, wo Bauteile viel Crash-Energie aufnehmen und hohe Festigkeiten aufweisen müssen. Das gilt zum Beispiel für Rahmenkomponenten von Panoramadächern. Ein weiteres vielversprechendes Anwendungsfeld könnten verstärkende Funktionsmodule für Türen und Klappen sein, in die etwa Aufnahmen für Schlösser und Griffe, Führungen für Fensterheber und verschiedene Befestigungselemente integriert sind.