Jahrelang drehte sich beim Automobilbau alles um die Substitution von Materialien. Indem die Hersteller Stahl durch Aluminium oder Kunststoffteile durch Metallteile ersetzten, konnten sie Gewicht sparen und die Emissionsziele einhalten. Und es hat bis zu einem gewissen Grad funktioniert.
Jetzt müssen die Hersteller die Anforderungen der Elektrifizierung, CNG- und Wasserstoffplattformen sowie die immer strengeren Sicherheits- und Nachhaltigkeitsziele erfüllen. Konstruktionen erfordern ein minimales Gewicht bei maximaler Leistung. Das heißt, die wirklichen Vorteile ergeben sich aus dem Überdenken des Systems, nicht nur der Teile.
Und Wenn es um Leichtbau in der Automobilindustrie geht, ist der Kontext alles . Die optimale Materialauswahl hängt davon ab, wo Sie herstellen, welche Mengen Sie anstreben und welche Leistungsanforderungen die einzelnen Komponenten erfüllen. Lassen Sie uns untersuchen, was das für Ihr Unternehmen bedeuten könnte.
Innovation durch Systemneugestaltung
Anstatt zu fragen: „Was können wir ersetzen?“ fragen zukunftsorientierte OEMs: „Wie lässt sich das am besten herstellen?“. Sie wollen ganze Systeme wie Batteriegehäuse, Frontend-Module und Sitzstrukturen neu konstruieren.
Die Antwort liegt zunehmend in integrierten Polymeren aus mehreren Materialien , die das Gewicht reduzieren, ohne die Sicherheit, Haltbarkeit oder Skalierbarkeit zu beeinträchtigen.
Leichtere, nichtmetallische Komponenten können die Logistik vereinfachen, die Konstruktion vereinfachen und den Bedarf an sekundären Arbeitsgängen wie Bohren, Fräsen, Lackieren und Korrosionsschutz reduzieren. Das bedeutet weniger Energieverbrauch, weniger Emissionen und einen saubereren, effizienteren Produktionsprozess.
 
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„ Der Leichtbau von Fahrzeugen ist zu einem ständigen Balanceakt geworden“, erklärt Nirjhar Negi , Das Expertenteam leitete die Automobilbranche im Bereich Advanced Materials bei IMCD India & Bangladesh. „ Da wir moderne Fahrzeuge mit immer mehr Funktionen ausstatten, besteht die Herausforderung darin, das Gewicht niedrig zu halten, ohne Abstriche in Bezug auf Leistung, Sicherheit oder Nachhaltigkeit zu machen. An dieser Stelle kommen wir ins Spiel, um Herstellern zu helfen, Entscheidungen zu treffen, insbesondere in einem frühen Stadium, um später kostspielige Umbauten zu vermeiden. “ |
Polymere für den Automobilbau
Polymere spielen eine zentrale Rolle in Leichtbaustrategien, sowohl als eigenständige Materialien als auch für wichtige Komponenten in Verbundwerkstoffen und Hybridsystemen.
„ Wir verzeichnen Leistungsverbesserungen von 30— 50% allein durch die Umstellung von Metall auf Hochleistungspolymere, insbesondere bei Komponenten, die Hitze, Kraftstoff oder Vibrationen ausgesetzt sind, “, so Negi. „ Es geht nicht nur um das Gewicht. Es geht darum, dass das Teil mehr kann. “
Thermoplastische Kunststoffe und duroplastische Verbundwerkstoffe sind Polymere, die oft mit Glas- oder Kohlefasern verstärkt sind. die deutlich unterschiedliche Vorteile bieten und bei Herstellern in verschiedenen Regionen beliebt sind.
Thermoplaste ermöglichen die Wiederverwertbarkeit und eine schnellere Verarbeitung und eignen sich daher gut für Produktionsumgebungen mit hohem Durchsatz, insbesondere in Asien.
Duroplaste bieten eine hervorragende thermische und strukturelle Stabilität und werden in Europa nach wie vor häufig für komplexe, sicherheitskritische Anwendungen verwendet. Da der regulatorische Druck in Europa jedoch zunehmend auf Kreislaufwirtschaft und Wiederverwertbarkeit setzt, gewinnen thermoplastische Kunststoffe auch in der gesamten Region zunehmend an Bedeutung.
Schauen wir uns einige der Materialien genauer an, die den Unterschied in Ihrem Produktionsprozess ausmachen könnten.
| Material | Anwendung | Vorteile |
|---|---|---|
| Fortschrittliche Kunststoffverbundwerkstoffe (glas-/kohlefaserverstärkt) |
- Batteriegehäuse - Unterbodenverkleidungen - Absturzzonen |
- Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht - Thermische Stabilität - Korrosionsbeständigkeit |
| Hybridstrukturen (thermoplastischer Kunststoff und Metalleinsatz) |
- Sitzgestelle - Halterungen - Montagesysteme |
- Lokalisierte Verstärkung - Niedrigere Kosten - Skalierbare Fertigung |
| Technische Thermoplaste (PA, PBT, PP usw.) |
- Gehäuse - Leitungen - Innen-/Außenverkleidung |
- Wiederverwertbar - Einfache Verarbeitung - Flexibles Design |
| Technische Duroplaste (Epoxid, Phenol usw.) |
- Strukturteile - Bauteile, die der Hitze ausgesetzt sind |
- Hitze- und Chemikalienbeständigkeit - Formstabilität |
| Strukturelle Klebstoffe | - Verkleben von gemischten Materialien - Innen- und Außenfugen |
- Gewichtseinsparung - Gleichmäßige Lastverteilung - Korrosionsschutz |
Die Freiheit, besser zu entwerfen
Einer der größten Vorteile leichter Materialien ist Designfreiheit . Herkömmliche Metalle haben aufgrund von Fertigungsbeschränkungen Einschränkungen. Polymere ermöglichen die einfachere Herstellung komplizierter Formen durch Spritzgießen. Das hilft bei:
- Konsolidierung von Teilen durch Kombination von Komponenten zu einem einzigen Formteil
- Aerodynamische Verbesserungen durch optimiertes Design
- Verbesserte Ästhetik und Ergonomie durch individuelle Innen- und Außendesigns
- Funktionsintegration z. B. direkte Einbettung von Sensoren oder Kabeln in das Material
Was als Nächstes kommt leichter, intelligenter und umweltfreundlicher
Wenn neue Materialien und Technologien auf den Markt kommen, Die Möglichkeiten erweitern sich rasant. Die nächste Welle der Materialinnovation ist da und umfasst:
- Biobasierte und recycelbare Polymere , die den CO2-Fußabdruck reduzieren
- Faserverstärkte intelligente Materialien für höhere Festigkeit und Wärmeleistung
- Fortschrittliche Recyclingmethoden Die Lebensdauer der Materialien verlängern
- Additive Fertigung ermöglicht hochgradig maßgeschneiderte, leichte Teile
Neben neuen Materialien ermöglicht der 3D-Druck ein völlig neues Maß an Designflexibilität. Es eignet sich ideal für Leichtbaustrategien, da es Gitterstrukturen, die Konsolidierung von Teilen und materialeffiziente Formen für Komponenten der nächsten Generation ermöglicht.
Allerdings bleiben die Herausforderungen bestehen. Die thermischen Grenzwerte einiger Polymere müssen eingehalten werden, insbesondere in der Nähe von Zonen mit hoher Hitze. Und die Verbraucher bevorzugen immer noch Metall, wenn es um Sicherheit und Haltbarkeit geht. Eines ist sicher: fortschrittliche Polymere ebnen den Weg für die Zukunft der Mobilität. Eine Zukunft, die leichter, grüner und effizienter ist.
Wie können wir Sie unterstützen?
Das Entwerfen aus Kunststoff ist nie einfach. Alle möglichen Überlegungen können Ihre Materialauswahl und das Design von Komponenten für den Automobil-Leichtbau beeinflussen.
Bei IMCD Advanced Materials unterstützen wir Sie in jeder Phase des Entwicklungsprozesses, von der Materialauswahl und Kostenbewertung bis hin zur fortgeschrittenen Teilekonstruktion, CAE-Berechnung, Formgestaltung und Spritzguss für Prototypen und Vorserien. Mit einem systemorientierten Ansatz helfen wir Herstellern dabei, über Materialien hinaus den gesamten Konstruktions- und Produktionskontext zu betrachten und sicherzustellen, dass jede Entscheidung Leistung, Nachhaltigkeit und Effizienz unterstützt.
Wenden Sie sich an Ihren IMCD-Vertreter vor Ort, um Ihre Anforderungen an den Leichtbau zu besprechen.