Leicht und flexibel: Feder aus glasfaserverstärktem Kunststoff von Danto

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Das Unternehmen Danto Invention, gegründet als Spin-Off der TU Darmstadt, hat eine Feder aus glasfaserverstärktem Kunststoff entwickelt. Gegenüber einer Stahl-Spiral-Feder soll die Kunststoff-Feder rund 70 Prozent Gewicht einsparen. Weitere Vorteile: Ihre Korrosionsfreiheit und flexible Form.

Die von Danto Invention entwickelte Feder aus glasfaserverstärktem Kunststoff hat eine flexible Form und kann nahezu jedem Bauraum angepasst werden. Einsetzbar ist die Kunststoff-Feder im Automobilbau - hier zum Beispiel in einem handelsüblichen MacPherson-Federbein. Daneben kann die Feder im Schiffsbau oder in weiteren Maschinenbauanwendungen zum Einsatz kommen.

Die Flexibilität der Feder ist durch die Möglichkeit der Variation der Segmente und Bänder begründet, erläutert das Unternehmen. Eine zweischenklige Variante (zwei Bänder, rechteckiger Bauraum) sei genauso gut darstellbar wie eine sechsschenklige Variante (sechs Bänder, kreisförmiger Bauraum). Variationen dazwischen seien ebenfalls möglich. Für die Hinterachse sei eine einschenklige Lösung bewährt.

Die Höhe der Feder ist durch die Anzahl der Segmente ebenfalls variabel. Die S-förmig geformte Segmente biegen sich bei Volleinfederung gerade, sodass eine sehr geringe Blocksatzhöhe ermöglicht wird. Durch die besondere Formgebung der Feder ist die Federcharakteristik variabel und wird nach Kundenwünschen gestaltet. Eine progressive, doppelt progressive oder aber auch eine doppelt degressive Kennlinie soll darstellbar sein.

Einfache Herstellung und Montage im Hinblick auf Serienfertigung

Das Feder-Konzept zielt darauf ab, den Fahrkomfort durch die Reduktion der ungefederten Masse und des Federkennliniendesigns zu verbessern. Ferner sei soll eine Kostenneutralität durch Funktionsintegration, Verfahrensoptimierung und durch Ausnutzung von Economies-of-Scale erzielt werden.

Daher wurde bei der Entwicklung der Feder auf die Industrialisierung sehr großen Wert gelegt, wie das Unternehmen betont. Es seien lediglich Technologien zur Anwendung gekommen, die bereits seit einiger Zeit auf dem Markt erfolgreich eingesetzt werden. Dies beschleunige nicht nur den Industrialisierungsprozess erheblich, sondern biete auch großen Kosteneinsparpotential im Hinblick auf erforderliche Zertifizierungen. So wird die Feder zum Beispiel im Heißpressverfahren hergestellt.

Weitere Kosteneinsparungen seien durch vorgesehene Funktionsintegration realisierbar. Federteller und Zusatzfedern lassen sich kleiner gestalten oder können auch komplett entfallen. Beispielsweise seien keine Federteller nötig, da diese im Federkonzept bereits enthalten sind. Weiterhin lasse sich der Schutzbalg ohne großen Aufwand in die Feder integrieren. Diese Maßnahmen sollen, neben der Kosteneinsparung, auch eine deutliche sekundäre Gewichtsersparnis bringen.

Fail-Safe-Verhalten: Schaden führt nicht zum kompletten Versagen der Feder

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Tests hätten laut Danto das Potenzial der Feder bestätigt. Untersucht wurde eine Hinterachsfeder, die für den Renault Sport Spider entwickelt wurde. Das Gesamtgesicht der Danto-Feder belief sich auf 650 Gramm bei einer Federrate von 112 N/mm. Die durchgeführten Tests haben laut Danto die Robustheit des Konzeptes und die Möglichkeiten des Kennlinien-Designs durch Federraten-Messungen bestätigt. Die Toleranzen des hier dargestellten Verfahrens liegen von Feder zu Feder bei maximal 2 Prozent in der Federrate.

Daneben wurde das Fail-Safe-Verhalten des Federkonzeptes untersucht, in dem absichtlich eine Beschädigung der Feder herbeigeführt wurde. Diese Untersuchungen hätten gezeigt, dass die Feder auch bei vorhandener Beschädigung durch den unidirektionalen Verlauf der Fasern eine dennoch enorme Lebensdauer aufwies. Das Ergebnis bedeute, dass mit dem Einsatz von diesem Konzept auch die Sicherheit des Fahrwerks deutlich gesteigert wird, indem ein Schaden nicht zum kompletten Versagen der Feder führen könne. Vielmehr handele es sich um einen Ermüdungsprozess, der sich sehr langsam fortsetzt und damit das gefährliche schlagartige Versagen vermeidet.