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I

m Automobilbereich ist der

Leichtbau kaum noch wegzu-

denken aufgrund der stetig

steigenden Anforderungen an

die Gewichtsreduzierung bei

gleichzeitiger Verbesserung der

Performance. Heutige Emissi-

onsvorschriften sind kaum noch

einzuhalten ohne entsprechende

Gewichtsoptimierungen,

aber

auch bei der Fahrdynamik spielt

das Gewicht und dessen Vertei-

lung eine entscheidende Rolle.

In den Anfängen wurde die Fluid-

injektion hauptsächlich einge-

setzt um Oberflächen zu verbes-

sern oder komplexe Geometrien

zu ermöglichen, die sich sonst

nicht hätten herstellen lassen.

Heute ist die Aufgabenstellung

deutlich komplexer und stellt

ganz andere Herausforderungen

an die Bauteile und das Herstell-

verfahren:

• Geringeres Gewicht

• Festigkeiten mindestens auf

demNiveau von konventionellen

Bauteilen

• Integrierbarkeit in heutige

Fertigungsprozesse

• Funktionsintegrationen

• Erfüllung interner und interna-

tionaler Vorschriften (Emission,

Crash, Geräusch…)

• Sichere Prozesstechnik

• Geringe Kosten

Erste Beispiele für Fluidinjektions-

Bauteile mit dieser Zielsetzung im

Automobil waren Medienleitungen

aus Kunststoff. Mitte des letzten

Jahrzehnts hat das Kunststoff-

Kühlwasserrohr in Europa seinen

Anfang genommen und ist heute

kaum noch aus dem Motorraum

wegzudenken. Gefolgt sind dann

Anwendungen wie Peilstabfüh-

rungen und diverse Stutzen. Aber

das Potential imMotorraum ist bei

weitem noch nicht ausgeschöpft.

Hier können wir z.B. an integrier-

te Leitungen in der Ölwanne oder

der Zylinderhaube denken.

Ein relativ neues Gebiet mit

starkem Wachstum sind unter-

schiedlichste

Strukturbauteile.

Das Kupplungspedal in WIT

(Wasserinjektionstechnik)

ist

schon seit einigen Jahren in Serie.

Einen weiteren Innovationsschritt

macht diese Anwendung durch

die Substitution von Glasfasern

durch Carbonfasern. Bei gleichen

oder sogar höheren Festigkeits-

werten kann hier das Gewicht

nochmals um ca. 10% gesenkt

werden.

Diese Anwendung können Sie

auch auf der K-Messe auf unserem

Gemeinschaftsstand mit WOOJIN

PLAIMM (Halle 15, Stand 15D58)

als Live-Präsentation sehen.

Die nächste Entwicklungsstufe

wird hier ein Bremspedal mittels

Fluidinjektion sein, bei dem ver-

schiedene Techniken zur Verstär-

kung und Gewichtsoptimierung

kombiniert werden.

Ein weiteres, neues Einsatzgebiet

sind die Strukturen von Sitzen im

Automobilbereich. Auch hier füh-

ren die gezielte Kombination von

passenden Materialien, Kanälen

zur besseren Füllung und Steifig-

keitserhöhung, sowie gezielte,

partielle Verstärkungen mit uni-

direktionalen Fasern zu leichten

und kostengünstigen Sitzen,

die allen Anforderungen gerecht

werden.

Neue Prozessvarianten bei der

WIT ermöglichen auch im Be-

reich

der

Karosseriestruktu-

ren ganz neue Möglichkeiten.

Noch vor nicht allzu langer Zeit

war die Kombination von Lang-

glasfaser verstärkten Polymeren

mit WIT eine kaum zu lösende He-

rausforderung.

PME hat sich dieser Herausforde-

rung gestellt und durch neue Pro-

zessvarianten Bauteile wie Fron-

tends, Fahrgasttüren oder auch

Ersatzradmulden ermöglicht.

Neben der Herstellbarkeit spielt

aber auch die Bauteilauslegung

mit dessen Berechnung eine sehr

wichtige Rolle, um solche Bautei-

le realisieren zu können.

Gemeinsam mit unserem Partner

M.TEC bieten wir unseren Kunden

ein ganzheitliches Portfolio an –

von der Idee bis hin zum serien-

reifen Produkt.

Dies umfasst Engineering in allen

Phasen der Bauteilentwicklung:

Konstruktion, Simulation und Be-

rechnung, Verfahrensentwicklung

sowie Werkzeug- und Produkti-

onstechnik.

Die Ingenieure von M.TEC ver-

fügen über ein umfassendes

Know-how bei der Realisierung

innovativer Leichtbaustrukturen.

Sowohl im Bereich der Faserver-

bundwerkstoffe als auch in der

Hybridbauweise entwickeln sie

werkstoff- und fertigungsgerechte

Lösungen.

Entscheidend bei den Compo-

sites ist es, bereits vor der CAD-

Konstruktion die ideale Bauteil-

struktur zu finden. Dies erfordert

ein Umdenken im Entwicklungs-

prozess. Direkt nachdem der Bau-

raum definiert und die mechani-

schen Randbedingen festgelegt

sind, wird mittels Simulation die

optimale Struktur der Bauteile

ermittelt. Diese Berechnungen

bestimmen die Geometrie des

Bauteils bereits maßgeblich, so

dass schon das erste Bauteilde-

sign belastungsoptimal gestaltet

werden kann.

Bei der Entwicklung von Leicht-

bauteilen geht es neben der

Materialeinsparung vor allem

darum das für den Anwendungs-

fall richtige Material mit einer

belastungsgerechten Struktur zu

kombinieren. Dabei müssen be-

reits in der ersten Entwicklungs-

phase sämtliche Einflussfaktoren

aus der Fertigung mit einbezogen

werden. Der Fertigungsprozess

hat beim Einsatz von Leichtbau-

metallen,

Faserverbundwerk-

stoffen und hybriden Strukturen

ausschlaggebenden Einfluss auf

die Orientierung von Fasern und

Strukturen und somit auch auf die

Belastbarkeit des Bauteils.

Der integrative Simulationsan-

satz von M.TEC berücksichtigt

sowohl die Ergebnisse der me-

chanischen FEM-Berechnung als

auch das anisotrope Werkstoff-

verhalten.

Den Ingenieuren von M.TEC steht

somit ein spezielles Materialmo-

dell zur Verfügung, mit dem das

Verhalten der Composites sowohl

bei statischen Lasten als auch bei

hochdynamischen Vorgängen bis

hin zum Versagen nachgebildet

und beurteilt werden kann. Dies

stellt die beanspruchungs- und

verfahrensgerechte Gestaltung des

Bauteils sicher.

www.pme-fluidtec.de

Leichtbau mittels Fluidinjektion

• Leichtbau wird zu einem immer größer werdenden Thema in allen Lebensbereichen

Batz Kupplungspedal

Halle 15

Stand D58

Teklas-WIT

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Fluidinjektion

Ausg.Nr._21/2016