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Leichtbau-Gipfel 2017 Funktionsintegration und neue Werkstoffe

| Autor / Redakteur: Hartmut Hammer / Sven Prawitz

Für Freudenberg Sealing Technologies sind ein geringes Gewicht und kleine Bauräume Schlüsselfaktoren bei der Bauteilkonstruktion. Dr. Theodore Duclos zeigte auf dem Leichtbau-Gipfel wie der Zulieferer Leichtbau bei seinen Produkten umsetzt.

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Dr. Theodore Duclos spricht auf dem Leichtbau-Gipfel 2017 über Leichtbau bei Dichtungen und Funktionsintegration.
Dr. Theodore Duclos spricht auf dem Leichtbau-Gipfel 2017 über Leichtbau bei Dichtungen und Funktionsintegration.
(Bild: Stefan Bausewein)

Was haben Dichtungen mit Leichtbau zu tun? Diese Frage beantwortete Dr. Theodore Duclos, Chief Technology Officer bei Freudenberg Sealing Technologies, dem Auditorium des Würzburger Leichtbau-Gipfels. Bei Dichtungskomponenten würden zwar traditionell Funktionen wie hundertprozentige Dichtheit und Reibung- und Verschleißreduktion im Mittelpunkt stehen. Aber in den Lastenheften der Kunden und im eigenen Anspruch von Freudenberg nehme die Gewichtsvermeidung einen immer breiteren Raum ein, so Duclos. Freudenberg sieht sich für diese Herausforderungen gerüstet. So arbeitet man seit einiger Zeit unter dem Claim „Less is more“ an „Low Emission Sealing Solutions“, also an Dichtungslösungen, die Reibungsverluste, Emissionen, Bauräume und Massen reduzieren. Für den Leichtbau sieht man vor allem die intelligente Bauteilkonstruktion und passende Materialauswahl als Schlüsselfaktoren an.

Aus einem Guss

Früher wurden beispielsweise bei Kurbelwellen-Dichtungsmodulen die Elastomerdichtungen und weitere Funktionen separat in den Aluminium-Gehäusedeckel eingebracht. Freudenberg hat ein integriertes Kunststoffmodul entwickelt, in das die Dichtungen, sowie weitere Funktionsbauteile wie die Aufnahmen für die Verschraubung, schon beim Spritzgießen eingebracht werden. So sank das Gewicht der integrierten Kurbelwellendichtung von 616 auf 192 Gramm – minus 70 Prozent. Außerdem reduzierte der Hersteller den Platzbedarf und entwickelte eine vollautomatische Montage. Ein anderes Beispiel ist die Kurbelwellendichtung mit integriertem Winkelsensor, die durch eine ähnliche Funktionsintegration und Werkstoffumstellung von Aluminium auf Kunststoff um 30 Prozent leichter wurde.

Im Bereich E-Mobilität ist das Dichtungs-Know-how von Freudenberg etwa bei Batteriegehäusen gefragt. Freudenberg hat einen Dichtungsrahmen für Pouch-Zellen entwickelt, der die Zellen vor Krafteinflüssen schützt und in der definierten Position hält. In diesen Rahmen sind außerdem Kühlkanäle und Abzugskanäle für Gase sowie alle erforderlichen Dichtungen bereits integriert. Für Kühlkreisläufe hat man Verbindungselemente erdacht, in die ebenfalls Funktionen, wie Abzweigungen samt Steuerventilen und Dichtungen, bereits integriert sind. Ergänzt werden sie um größere und komplexere Rohrgeometrien samt Dichtungen und Anschlüssen, die nach den Vorgaben der Kunden gefertigt werden.

Neue Werkstoffe für traditionelle Anwendungen

Daneben spielt die Optimierung auch bei „traditionellen“ Dichtungen eine Rolle. So kann beispielsweise jeder eingesparte Millimeter bei einer Kurbelwellendichtung zu einer Verkleinerung des Motorgehäuses genutzt und somit das Motorengewicht deutlich gesenkt werden. Diese konstruktiven Verbesserungen beruhen dabei nicht selten auf Werkstoffinnovationen. Freudenberg hat hier sein Portfolio von Dichtungselastomeren um thermoplastische Kunststoffe und das dazu erforderliche Prozesswissen erweitert. Insbesondere das Wissen um die jeweiligen Produkteigenschaften und das Prozess-Know-how für die Fertigung von Verbundkomponenten ermöglicht maßgeschneiderte Produkte für komplexe Anforderungsprofile. Wie etwa der Werkstoff „FluoroXprene“, ein fluorierter thermoplastischer Elastomer. Als mittlere Hülle in Kraftstoffschläuchen verhindert er das Entweichen von Kraftstoffdämpfen in die Atmosphäre. Sehr vielversprechende Werkstoffeigenschaften für automobile Anwendungen würden, so Duclos, auch neue PEEK-Verbundmaterialien – Polyetheretherketon, ein hochtemperaturbeständiger thermoplastischer Kunststoff – zeigen.

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