Lkw-Komponententräger aus LANXESS-Polyamid erhält GKV/TecPart-Innovationspreis

Ein Lkw-Komponententräger aus einem Polyamid 6-Compound von LANXESS hat den „GKV/TecPart – Innovationspreis 2022“ des Verbands Technische Kunststoffprodukte e.V. erhalten. Das Strukturbauteil wurde gemeinsam von BBP Kunststoffwerk Marbach Baier, LANXESS und einem großen deutschen Nutzfahrzeughersteller entwickelt. „Wir haben mit unserem Material und mit umfangreichen Prozess- und Struktursimulationen dazu beigetragen, dass der Träger im Gegensatz zu einer Konstruktions­variante in DLFT-Verbundbauweise, die auf Polypropylen basiert, nicht mit schweren und teuren Metalleinlegern verstärkt werden muss. Dadurch ist das Bauteil um rund 35 Prozent leichter und deutlich kostengünstiger zu fertigen“, erläutert Dr. Matthias Theunissen, Leichtbauexperte in der Anwendungsentwicklung für Kunststoffe bei LANXESS. Die Verleihung des Innovationspreises fand traditionell im Rahmen der Kunststoffmesse K am 19. Oktober 2022 in Düsseldorf statt.

Dynamisch hoch belastetes Struktur­bauteil

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Der Komponententräger kommt in mehreren Lkw-Modellen zum Einsatz und ist als Wanne mit Deckel ausgeführt. Er wird fahrzeugmittig an nur vier Punkten am Leiterrahmen des Lkw befestigt und erfüllt verschiedene Aufgaben. So trägt er unter anderem zwei je 75 Kilogramm schwere Batterien und drei Drucklufttanks, die je ca. sieben Kilogramm wiegen. Das Strukturbauteil ist über eine Fahrzeuglebensdauer von rund 1,2 Millionen Kilometern starken Beschleunigungen ausgesetzt. Wegen dieser Dynamik sowie aufgrund des hohen Gewichts der gesamten Baugruppe und der geringen Zahl an Fixierungspunkten ist es mechanisch stark beansprucht.

Kombiniertes Know-how bei Prozess- und Struktursimulation

Um den Einsatz von teuren Metallverstärkungen zu vermeiden, haben BBP und LANXESS gemeinsam Konzeptideen für ein reines Spritzgussbauteil entwickelt, das den hohen dynamischen Belastungen standhält. LANXESS brachte dazu neben Konstruktionsvorschlägen seine Kompetenz bei Simulationen zur strukturellen Bauteilauslegung ein. Eine besondere Herausforderung war dabei, das Bauteil an nur wenigen Punkten am Leiterrahmen zu fixieren und diese Befestigungen belastungsgerecht auszulegen. „Bei den Berechnungen haben wir von unserem umfangreichen Prozess-Know-how in puncto Spritzguss profitiert. So konnten wir beispielsweise durch eine Prozesssimulation ermitteln, wie sich die Kurzglasfasern beim Spritzgießen lokal orientieren, was zu richtungsabhängigen mechanischen Bauteileigenschaften führt. Diese Daten gingen dann in die Struktursimulation ein und halfen, das mechanische Bauteilverhalten präzise vorauszusagen und zu optimieren“, erläutert Frank Lutter, CAE-Spezialist bei LANXESS. Das Spritzgießen des Trägers hat gegenüber der Fertigung im DLFT-Verfahren mehrere Vorteile. So sind Faserorientierung, Wanddicken und Verzug besser reproduzierbar. Außerdem lässt sich die Produktion leichter automatisieren, und die Zykluszeiten sind kürzer und wirtschaftlicher. Zum Einsatz kommt das mit 35 Gewichtsprozent Kurzglasfasern verstärkte Polyamid 6-Compound Durethan BKV35H2.0 901510.