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03.11.2014

Thermoplastischer offaxisstabiler Crashabsorber

Crash-Muffin aus Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV)

Gefertigte Crashmuffins aus Naturfasern (hellbraun) und GF/PA6 (schwarz) (links) und charakteristische Eigenschaften des Crashmuffins (rechts)(Bilder: Institut für Verbundwerkstoffe GmbH (IVW))

Das Institut für Verbundwerkstoffe GmbH (IVW), Kaiserslautern, hat zusammen mit der Stadco Saarlouis Ltd. & Co. KG, Saarlouis, Crashabsorber aus glasfaserverstärkten thermoplastischen Faser Kunststoff-Verbunden (FKV) entwickelt. Die sogenannten Crash-Muffins können laut den Unternehmen wirtschaftlich hergestellt werden, haben eine hohe Offaxis-Stabilität, passen sich an das Lastniveu an und können in bestehende Crashstrukturen integriert werden. Das wird durch einen Aufbau erreicht, der in Anlehnung an die Faltung von Papier zu Muffinformen eine nahezu drapierfreie Umformung ergibt.

Vielfach höhere spezifische Energieabsorption

FKV besitzen im Vergleich zu Metallen für viele Anwendungen ein deutlich größeres Leichtbaupotential. Die spezifische Energieabsorption der FKV ist im Vergleich zu Stahllegierungen um den Faktor 3-4, bei Aluminiumlegierungen um den Faktor 2 höher, so der Hersteller. Dennoch würden heute mehrheitlich metallische Crashabsorber in Automobilen eingesetzt. Gründe hierfür seien die Kosten, die geringere Komplexität und die einfache Verbindungstechnik.

Voraussetzung für eine hohe werkstoffspezifische Energieabsorption ist die Verwendung von endlosfaserverstärkten Kunststoffverbunden (z.B. Organoblechen) in einer 3-dimensional geformten Geometrie.

Herstellung eines Crashmuffins durch ein einstufiges Pressverfahren

3D-Bauteil aus 2D-Halbzeug

Crash-Muffin benötigt bei seiner Fertigung keine Verbindungstechnik, um aus dem 2D-Halbzeug ein 3D-Bauteil zu formen. Die Endlosfaserverstärkung ermöglicht eine gute spezifische Energieabsorption und bietet die Möglichkeit, verschiedene andere Fasern wie Carbon- oder auch Biofasern einzusetzen. Die spezielle Geometrie führt zu einer Selbststabilisierung der Crashfront und ergibt Vorteile hinsichtlich Knickstabilität und Offaxis-Belastung im Crashfall. Durch die Variation des Faserverbundaufbaus und der Geometrie lässt sich der Muffin-Crashabsorber an unterschiedliche Anforderungen und Belastungen anpassen.

Diesem Produkt wurde dieses Jahr der AVK-Innovationpreis in der Kategorie "Produkte und Anwendungen" verliehen.

RCAR 10° Strukturtest mit Crashmuffin und FKV-Biegeträgerstruktur (links); Crashtest an einem Crashmuffin an der Crashanlage der IVW-GmbH (rechts)

Unternehmensinformation

Institut für Verbundwerkstoffe GmbH

Erwin-Schrödinger-Str.
DE 67663 Kaiserslautern
Tel.: 0631 2017-0
Fax: 0631 2017-199

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