Am Beispiel einer Fahrzeugseitentür demonstriert das ILK der TU Dresden gemeinsam mit Partnern die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von Partikelschäumen im Verbundsystem.
SamPa-Technologiedemonstrator: Innenverkleidung (links), bionischer Träger (Mitte) und PU-überflutete Außenseite (rechts).
Arburg
Gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie haben Forscher des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden im Forel-Projekt SamPa eine Fahrzeugseitentür entwickelt, an der die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von Partikelschäumen im Verbundsystem demonstriert werden. Dabei wurde eine neue Prozesskette zur kombinierten Verarbeitung von Kunststoffen im Partikelschäumen und Spritzgießen entwickelt und umgesetzt.
Zur Montage der Komponenten an der Türverkleidung wurden an die Belastung angepasste Inserts in die Schaumkomponenten eingeschäumt. Beispielsweise ermöglichen metallische Inserts die werkstoffgerechte Lastaufnahme vom Griff direkt in den Türquerträger. Dieser ist in Form einer bionisch inspirierten und einschäumbaren Aluminium-Tragstruktur umgesetzt worden, die es unter Maximierung des Leichtbaugrads erlaubt, die Lasten an die Fahrzeugkarosserie abzuleiten. Die Flexibilität hinsichtlich der Integration von elektronischen Elementen in Partikelschaumstrukturen demonstrieren die Wissenschaftler anhand von in den Stukturschaum-Grundkörper integrierter Komponenten wie Display, Mini-PC, Beleuchtung und Kabeln. Auch die großflächige Überflutung mittels Polyurethan konnte an einem Konzept für die Tür-Außenseite erfolgreich umgesetzt werden.
Prozesskette zur kombinierten Verarbeitung
Im Rahmen des Projekts haben die Partner unter anderem eine virtuelle Prüfmethode für expandiertes Polypropylen (EPP) entwickelt. Die Methode erlaubt es, dichteabhängige, mechanische Materialkennwerte simulativ zu ermitteln. Weiterhin haben die Forscher eine Berechnungsmethodik verifiziert, mit der sich die Positionen zur Befüllung der Kavität während des Partikelschäumens optimieren lässt. Zu den umgesetzten Konzepten für die Funktionalisierung von Partikelschäumen gehören neue Laserstrukturierungen der Werkzeugoberfläche zur Erhöhung der Kratzfestigkeit des Partikelschaums und die flächige Funktionalisierung des EPP mittels Spritzgießen. Zur Erhöhung des Prozessverständnisses wurden Qualitätssicherungsmethoden erarbeitet und umgesetzt, die den Partikeltransport beim Formfüllen überwachen und etwaige Prozessschwankungen frühzeitig detektieren können.
Partner im SamPa-Projekt sind neben dem ILK die Unternehmen Arburg, inpro, Krallmann Pilot-Werkzeug, Michel Formenbau, Ruch Novaplast und das Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik (LWF) an der Universität Paderborn.