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13.06.2016

Henkel Loctite Max 3: PUR-Harzsysteme für den Leichtbau

Schneller entformen und weiterverarbeiten

Zwei große Entwicklungspfade führen im Automobilbau zu bezahlbarem Leichtbau: Einerseits über leistungsfähigere metallische Werkstoffe, andererseits über die Weiterentwicklung von Faserverbundmaterialien. Während die Verarbeitungskosten mit 10% der Gesamtkosten bei Stahl relativ günstig sind, stellen sie beispielsweise in der Verarbeitung von Faserverbundstoffen mit 50% den größten Kostenblock, rechnete Konrad Becker, Business Development Manager Automotive Composites im neueröffneten Composite-Labor in Heidelberg vor.

Genau diesen Nachteil der Faserverbund-Route gelte es aufzuholen. Das globale Kompetenzzentrum für Composites Technologies arbeitet daher an der Optimierung des Matrixharzes, der Binder sowie interner und externer Trennmittel zur schnellen und sicheren Entformung.

  • Blattfeder: Je nach Modell besteht sie aus unterschiedlich vielen Lagen Glasfasergewebe, das mit dem Zweikomponenten-Matrixharzsystem Loctite Max 2 getränkt wird (© Henkel)

    Blattfeder: Je nach Modell besteht sie aus unterschiedlich vielen Lagen Glasfasergewebe, das mit dem Zweikomponenten-Matrixharzsystem Loctite Max 2 getränkt wird (© Henkel)

  • Volvo-Fahrzeugachse: Die Blattfeder wird mit je einer Schraube an den Seiten befestigt (© Henkel)

    Volvo-Fahrzeugachse: Die Blattfeder wird mit je einer Schraube an den Seiten befestigt (© Henkel)

  • Handlich: Die Composite-Blattfeder spart zwei Spiralfedern ein, die im Fahrzeug mehr Bauraum beanspruchen und etliche Kilogramm mehr wiegen (© Henkel)

    Handlich: Die Composite-Blattfeder spart zwei Spiralfedern ein, die im Fahrzeug mehr Bauraum beanspruchen und etliche Kilogramm mehr wiegen (© Henkel)

  • Composite-Autotür: Konrad Becker, Business Development Manager Automotive Composites, an einem Ausstellungsstück im neueröffneten Composite-Labor in Heidelberg (© Henkel)

    Composite-Autotür: Konrad Becker, Business Development Manager Automotive Composites, an einem Ausstellungsstück im neueröffneten Composite-Labor in Heidelberg (© Henkel)

  • Bretthart: Nach etwa zwei Minuten lässt sich die heiße Platte aus dem Werkzeug der Injektionsanlage im Composite Lab entnehmen (© Henkel)

    Bretthart: Nach etwa zwei Minuten lässt sich die heiße Platte aus dem Werkzeug der Injektionsanlage im Composite Lab entnehmen (© Henkel)

  • Nachteil der Faserverbund-Route: Hohe Kosten der Verarbeitung (© Henkel)

    Nachteil der Faserverbund-Route: Hohe Kosten der Verarbeitung (© Henkel)

  • Im jetzt offiziell in Betrieb genommenen Technikum steht eine HP-RTM-Injektionsanlage von KraussMaffei mit 380-t-Presse für Bauteile bis zu 1,5 x 1,3 m Größe zur Verfügung, die Harze der Loctite-Max-Serie und Epoxy-Materialien verarbeiten kann (© Henkel)

    Im jetzt offiziell in Betrieb genommenen Technikum steht eine HP-RTM-Injektionsanlage von KraussMaffei mit 380-t-Presse für Bauteile bis zu 1,5 x 1,3 m Größe zur Verfügung, die Harze der Loctite-Max-Serie und Epoxy-Materialien verarbeiten kann (© Henkel)

  • Produktion in Großserie: Etwa ein Dutzend Blattfedern für Volvo-Modelle entstehen in einer Werkzeugform mit einer Taktzeit von nur 30 Sekunden. Das erlaubt demnächst eine Jahresproduktion von über 350.000 Stück (© Henkel)

    Produktion in Großserie: Etwa ein Dutzend Blattfedern für Volvo-Modelle entstehen in einer Werkzeugform mit einer Taktzeit von nur 30 Sekunden. Das erlaubt demnächst eine Jahresproduktion von über 350.000 Stück (© Henkel)

  • Zukünftige Anwendungen: Faserverbundwerkstoffe können in immer mehr Fahrzeugbauteilen zum Einsatz kommen, beispielsweise in Felgen (oben links), Schraubfedern (oben Mitte), im Antriebsstrang (unten links), in Stabilisatoren (unten Mitte), in Wasserstofftanks oder Gehäusen für Batterien (unten rechts) (© Henkel)

    Zukünftige Anwendungen: Faserverbundwerkstoffe können in immer mehr Fahrzeugbauteilen zum Einsatz kommen, beispielsweise in Felgen (oben links), Schraubfedern (oben Mitte), im Antriebsstrang (unten links), in Stabilisatoren (unten Mitte), in Wasserstofftanks oder Gehäusen für Batterien (unten rechts) (© Henkel)

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Potenzial sieht Henkel hier vor allem bei drei Verfahren: Hochdruck-RTM ( Resin Transfer Moulding ), Nasspressen und Spaltinjektion ( Compression-RTM ). Im jetzt offiziell in Betrieb genommenen Technikum steht eine HP-RTM-Injektionsanlage von KraussMaffei mit 380-t-Presse für Bauteile bis zu 1,5 x 1,3 m Größe zur Verfügung, die Harze der Loctite-Max-Serie und Epoxy-Materialien verarbeiten kann.

PUR-Harze erlauben Großserienfertigung

Die Anlage dient für Kundentests, auch mit Loctite Max 3. Das Dreikomponenten-Matrixharzsystem enthält außer Harz und Härter ein internes Trennmittel. Auf Polyurethan (PUR) basierenden Matrixharze härten nach Angaben von Henkel generell schneller aus als die oft im RTM-Prozess eingesetzten Epoxidharze. Andererseits erreiche Loctite Max 3 ein Epoxidharz-ähnliches Temperaturverhalten, was eine schnelle Entformung erlaube. Dank des internen Trennmittels sei die Oberfläche zur sofortigen Weiterverarbeitung beispielsweise durch Lackieren geeignet, so dass sich auch Sichtteile in Großserie produzieren lassen.

Aktuelles Beispiel für einen gelungenen Transfer der RTM-Technologie in die Serienfertigung ist die im Volvo XC90, einem Premium-Crossover-SUV, verbaute Blattfeder, die zwei Stahl-Schraubenfedern ersetzt und so rund 4,5 kg Gewicht einspart. Etwa ein Dutzend solcher Blattfedern entstehen in einer Werkzeugform mit einer Taktzeit von nur 30 Sekunden.

Das erlaubt demnächst eine Jahresproduktion von über 350 000 Blattfedern, die Volvo ab Sommer auch in den Modellen S90 und V90 verbaut. Je nach Modell bestehen sie im Verhältnis von rund 60:40 aus Glasfasergewebe, das mit dem Zweikomponenten-Matrixharzsystem Loctite Max 2 getränkt wird.

Zukünftige Anwendungen

In Zukunft sollen PUR-Harze auch in Stabilisatoren, Wasserstofftanks oder Gehäusen für Batterien zum Einsatz kommen. Hochtemperaturanwendungen mit besonderen Anforderungen gibt es bei Felgen (aufgrund der in den Bremsen entwickelten Hitze) und im Antriebsstrang, wo zusätzlich eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Öl gewährleistet werden muss.

Auch die Schraubenfedern müssen wegen der erfolgreich umgesetzten Composite-Blattfedern nicht unbedingt das Feld räumen. Sie könnten ebenfalls von einer Leichtbau-Ausführung mit Glasfasern profitieren. Allerdings fiele aufgrund ihrer im Vergleich zu Stahl geringeren Steifigkeit der Durchmesser derzeit größer aus, so dass Konrad Becker den von der Stahlschraubenfeder vorgegebenen knappen Bauraum als Herausforderung sieht.

Klebstoffe für den Leichtbau

Darüber hinaus entwickelt Henkel Adhesive Technologies Klebstoffe für Multimaterialverbindungen. Zum Verkleben hybrider Materialkombinationen in modernen Leichtbaukarosserien, bei dem unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten zu bewältigen sind, ist beispielsweise ein Klebstoff gefragt, der trotz hoher Festigkeit sehr elastisch bleibt. Henkel hat dafür Loctite UK 2015 entwickelt, ein Klebstoff, der auf einer 2K-Polyurethantechnolologie basiert. Er eignet sich für tragende Karosseriebauteile, egal ob aus faserverstärkten Kunststoffen oder elektrolytisch beschichtetem Stahl bzw. Aluminium.

Dr. Karlhorst Klotz, Redaktion

Weiterführende Information
  • 14.06.2016

    Composite-Labor eröffnet

    Testzentrum für Kundenversuche auf Hochdruck-RTM-Anlagen

    Um Testkapazitäten für Kunden zu schaffen, hat Henkel in Heidelberg sein Composite-Lab eröffnet. Am Standort wird auch ein Blick in die Zukunft des Leichtbaus geworfen.   mehr

  • Gewichtsreduktion für die Großserie
    Kunststoffe 09/2015, Seite 180 - 183

    Gewichtsreduktion für die Großserie

    Bauteile aus CFK schneller herstellen

    Als wichtiges Zukunftsthema spielt der Leichtbau für die Automobilindustrie eine wichtige Rolle. Neben Metallen wie Aluminium oder...   mehr

Unternehmensinformation

Henkel AG & Co. KGaA

Henkelstr. 67
DE 40589 Düsseldorf
Tel.: 0211 797-3000
Fax: 0211 798-4008

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