Anhand eines existierenden Bauteils (etwa eines Staufach-Deckels aus einem Lkw-Fahrerhaus) soll das Potenzial von 3D-geformten thermoplastischen Sandwichstrukturen mit hoher Oberflächengüte demonstriert werden. (Bild: Daimler)
Beteiligt an dem Projekt sind ElringKlinger, Daimler Trucks, ThermHex Waben, Edevis sowie das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS. Neben entsprechenden Oberflächenlösungen arbeiten die Projektpartner auch an passenden Verfahren für die Fertigung und Qualitätsprüfung. Die Unternehmen setzen dafür auf Metall-Kunststoff-Hybrid-Sandwichmaterialien.
Die Sandwichbauweise bietet zwar teilweise Gewichtseinsparungen von 80 Prozent im Vergleich zur monolithischen Bauweise. Jedoch verfügen die Bauteile nicht über perfekte Oberflächen, da stets die genutzten Fasern zu erkennen sind. Die Projektpartner beabsichtigen das zu lösen, indem sie Wabenkerne mit besonders kleinen Zellweiten verwenden und die faserverstärkten Bauteile mit einer metallischen Deckschicht versehen, die eine glatte und somit optimale Oberfläche bildet.
Glatte Oberflächen dank Metallelementen
„Wir nutzen Organosandwich-Halbzeuge, also einen thermoplastischen Wabenkern mit verstärkten Decklagen aus Faserverbundkunststoff. Diese erhalten zusätzlich stoffschlüssig angebundene metallische Decklagen, etwa ein dünnes Metallblech oder eine Metallfolie“, erklärt Matthias Biegerl, Koordinator des Verbundprojektes bei ElringKlinger.
Um die Leistungsfähigkeit dieses Ansatzes nachzuweisen, wollen die Projektpartner in dem bis 31. Oktober 2022 laufenden Projekt einen Demonstrator herstellen, der einem existierenden Bauteil aus einem Lkw entspricht, das derzeit in monolithischer Kunststoff-Spritzguss-Bauweise gefertigt wird: den Deckel eines Staufachs. Die Kombination der Kompetenzen der Projektpartner ermögliche es, nicht nur dieses Bauteil in den Blick zu nehmen, sondern auch die Verarbeitungstechnologie, Funktionsintegration und das Prüfverfahren während der Herstellung.
Ziel sind neue Verfahren und Prüfmethoden
Zu den Zielen des Forschungsteams gehören unter anderem die Entwicklung geeigneter Umformverfahren (etwa 3D-geformte Oberflächen, Dickensprünge, Randabschluss), die Funktionalisierung mittels Spritzguss (etwa Lasteinleitungs- und Funktionselemente) sowie die Erarbeitung von Lösungen für eine zerstörungsfreie, inlinefähige Prüfmethode auf Basis von aktiver Thermographie.
Der Fokus liege darauf, erstmals Sandwich-Leichtbaustrukturen mit Class-A-Oberflächenqualität zu ermöglichen und gleichzeitig einen hohen Grad der Funktionsintegration durch kosteneffizientes Anspritzen von Funktionselementen und inlinefähige Prüftechnologie in einer serientauglichen Umformtechnologie zu realisieren, erklärt Matthias Biegerl. „Die Vorteile der Sandwich-Idee wie die mechanische Performance, Gewichtseinsparung und hohe Wirtschaftlichkeit der Halbzeugherstellung und der Bauteilverarbeitung bleiben erhalten. Damit können wir den Weg für einen breiten Markteintritt dieser Technologie bereiten, insbesondere im Bereich Automobilindustrie.“
