Wenn ein Bauteil bei gleicher Performance nur noch vier statt 19,5 Kilogramm auf die Waage bringt und gleichzeitig die Anzahl der Teile von knapp zwei Dutzend auf drei reduziert werden kann, dann ist das gelungener Leichtbau.
Gemeinsam mit Viebahn Systemtechnik ersetzte Barlog Plastics in diesem Projekt ein mechanisch hoch belastetes Strukturbauteil aus Stahl – eine Adapterplatte für ein Transportgestell – durch eine Kunststoff-Lösung, die alle mechanischen Anforderungen erfüllt, aber in der Herstellung zudem wesentlich günstiger ist: denn durch den Spritzguss entfallen teure, manuelle Montage- und Prozessschritte, so dass sich die Herstellkosten im Vergleich zur Stahlvariante in etwa halbieren.
„Ihre Herstellung erfolgt, wie in der Stahlverarbeitung üblich, aus mehreren zerspanten Teilen und ist also sehr aufwändig. Hinzu kommt, dass in Zeiten des Klimawandels auch das hohe Gewicht derartiger Stahlkonstruktionen zunehmend kritisch hinterfragt wird. Darum haben wir uns als einer der Technologieführer der Branche schon frühzeitig für leichtere Alternativen aus Kunststoff interessiert. Schließlich prüfen wir bereits seit Jahren jeden unserer Fertigungsschritte auf seine Umweltrelevanz.“
Erik Schoppmann, Betriebsleiter bei der Viebahn Systemtechnik
Mit Transportgestellen werden zum Beispiel schwere Motoren über weite Strecken zwischen OEM-Werken transportiert. Zum sicheren Befestigen der schweren Güter werden diese mit Hilfe der Adapterplatte fixiert. Die Adapterplatte muss deshalb erhebliche Gewichtskräfte, Drehmomente und starke dynamische Beschleunigungen aufnehmen und überstehen, etwa beim Transport über unebene Straßen. Bisher wurden die Bauteile daher üblicherweise aus Stahl gefertigt.
„Durch den Leichtbau profitiert auch die Umwelt. Denn 15,5 kg Gewichts-Einsparung entsprechen bei 52 Trägern pro Lkw-Transport immerhin rund 800 kg weniger Last. Dieses Mindergewicht spart schon bei einer Fahrt Hamburg nach München rund 25 kg CO2 ein.“
Erik Schoppmann, Betriebsleiter bei der Viebahn Systemtechnik
Im Projekt mit dem Kunststoffspezialisten näherte man sich der Herausforderung zunächst mit einer ausführlichen Machbarkeitsanalyse mit der bestehenden Stahlgeometrie und einem Hochleistungs-Verbundkunststoff, der schon häufiger im Metallersatz erfolgreich war: Grivory GVL-6H HP, einem Polyamid mit partiell aromatischen Anteilen und 60% Langglasfaserverstärkung.
„Grivory GVL-6H HP ist so ziemlich das Maximum dessen, was wir im Blick auf Steifigkeit und Festigkeit im Köcher haben – auch dann, wenn man die Wirtschaftlichkeit der Anwendung in den Fokus einbezieht. Aber Anhand der Machbarkeitsstudie haben wir schnell den Eindruck gewonnen, dass wir die Aufgabe mittels kunststoffgerechter Konstruktion gut lösen können.“
Tobias Wiebel, Barlog Plastics
Gemeinsam definierten die Partner nun den Bauraum. In mehreren Simulationsschritten wurden Topologie und Geometrie der neuen Kunststoff-Adapterplatte optimiert. Ergebnis war ein virtuelles Strukturbauteil, aus dem bereits die Hauptlastpfade abgeleitet werden konnten. In Folge wurde die Geometrie in weiteren Iterationsschritten kunststoff- und werkzeuggerecht weiter angepasst. Für die detaillierte Spritzgusssimulationen konzentrierte sich das Entwicklerteam auf die optimale Ausrichtung der lasttragenden Fasern und platzierten Bindenähte an Bereichen des Bauteils, die möglichst wenig belastet sind. Die Krafteinleitung wurde durch zwei Stahl-Einleger optimiert.
Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung
Comments are closed, but trackbacks and pingbacks are open.