Leichtbau-Gipfel 2020 Leichtbau mit Glaskugeln und Kunststoff

Leichtbau mit thermoplastischen Elastomeren: Kraiburg hat dafür einen neuen Werkstoff entwickelt. Was er kann, stellte Matthias Michl, Leiter Anwendungsentwicklung des Unternehmens, beim Leichtbau-Gipfel vor.

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Leichtbau mit Kunststoffen ist etabliert. Kraiburg hat seine thermoplastischen Elastomere mit Blick auf weniger Gewicht neu entwickelt. Matthias Michl, Leiter Innovations- und Anwendungsentwicklung Automobil bei Kraiburg, stellte ihre Eigenschaften auf dem Leichtbau-Gipfel am 14. Oktober in Würzburg vor. Unter dem Namen „Lightweight TPE“ hat das Unternehmen einen Kunststoff mit sehr geringer Dichte entwickelt, der auf den „Glass Bubbles“ des Zulieferers 3M basiert. Die „Glass Bubbles“ sind mikroskopisch kleine Hohlkugeln aus wasserunlöslichem, chemisch stabilem Borosilikatglas. Sie verteilen sich besonders gleichmäßig in der TPE-Matrix und tragen so zur Dimensionsstabilität bei.

Die neuen Lightweight-TPE lassen sich auf gängigen Anlagen wirtschaftlich spritzgießen und extrudieren. „Die Zykluszeit sinkt dabei um 20 bis 30 Sekunden, sagte Michl. Ihre Dichte liegt zwischen 0,7 und 0,9 g/cm³ an, „wir können damit sehr leichte und dünnwandige Teile herstellen – die aber mechanisch belastbar sind und eine sehr gute Oberflächenqualität haben“, beschrieb Michl.

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Um sicherzustellen, dass die Qualität der Oberfläche über den Lebenszyklus erhalten bleibt, „bewetterte“ Kraiburg die Thermoplaste unter anderem in Florida und der Kalahariwüste, zwei orten mit starker Sonnen- und UV-Strahlung. „Wir sind mit den Ergebnissen sehr zufrieden“, sagte Michl, „es gab zum Beispiel keine Farbänderung bei Dichtungen“. Der Entwickler bezieht sich dabei auf die Farbänderung die sich bei Dichtungen häufiger einstellt; „Die werden gerne etwas bräunlich, das sieht nicht schön aus“, kommentierte Matthias Michl.

Mechanische Werte wie klassische Gummis

Seiner Aussage nach halten die neuen Werkstoffe am Beispiel der Dichtungen auch beim Rückstellverhalten mit klassischen Gummis mit. Aber Moment: Winzige Glaskugeln in einer Dichtung, die häufig auf Druck belastet ist; geht das gut? „Wir haben die Dichtungen in den Shore-Typen 50 und 80 getestet – dabei ist nichts gebrochen und es gab keine Beschädigungen“, beschrieb Michl. Der Werkstoff lasse sich auch schäumen.

Mit Blick auf eine nachhaltige Fertigung kann der neue Werkstoff ebenfalls mithalten. „wir können in den TPEs bis zu zehn Prozent recycelte Anteile verwenden“, sagte Michl. Zudem hat sein Unternehmen das Material einem besonderen Test unterzogen: „Wir haben in einem Recyclingversuch fünfmal zu 100 Prozent recycelt“, erklärte Michl. „Das ist ein extremer Fall – und hier stieg der Wert für die Dichte leicht an, bei jedem Schritt um etwa 0,01 Prozent. Die Automobilindustrie spricht aber in der Regel von Recycling-Schritten von zehn Prozent.

Das Ergebnis der Entwicklung: An einem Beispielfahrzeug ließen sich mit dem Material rund 4,4 Kilogramm bei Exterieur-Teilen sparen, im Innenraum 1,6 Kilogramm. Die nächsten Ideen mit dem neuen Material sind durchleuchtbare Black-Panel-Anwendungen und antibakterielle TPEs für Oberflächen.

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