In der Elektromobilität etablieren sich aktuell verschiedene Trends zu Werkstoffen und Herstellungsverfahren für Batterieboxen und Unterfahrschutzbauteile. Ein wichtiger darunter ist das Umformen von Composites unter Temperierung. Die Verantwortlichen bei HK-Präzisionstechnik beobachten sehr genau, wie Automobilhersteller die Auswahl treffen zwischen Aluminiumbauteilen und Kunststoffteilen. Die Entscheidungsgrundlage für den Werkstoff ergibt sich aus verschiedenen Anforderungen. Beispielsweise der Brandschutz, außerdem auch Faktoren wie Crashsicherheit und Durchschlagschutz. Darüber hinaus auch die thermische Isolation der Batterie, zudem auch die elektromagnetische Abschirmung der Insassen. Weitere Aspekte sind das Gewicht und die Möglichkeit der Funktionsintegration.
All das spricht sehr dafür, solche Teile aus Kunststoff herzustellen. Aufgrund der Anforderungen an die Bauteile setzen die Autohersteller in der Elektromobilität Glasfaserverstärkungen ein. Bei der Auswahl der Composites für die Bauteile zwischen Duroplast und Thermoplast sprechen verschiedene Faktoren für thermoplastische Composites, für das Umformen unter Temperierung. Insbesondere die Produktivität und zudem die Recyclingfähigkeit. Bei der nachteiligen Bruchempfindlichkeit von Aluminiumgussteilen sind sich die Entwickler nach Beobachtung der Spezialisten von HK-Präzisionstechnik übrigens meist der Überlegenheit von Composites bewusst. Oft aber unterschätzen sie, welche vorteilhaften Brandschutzeigenschaften man mit geeigneten Composites erreichen kann. Der hohe Glasfaseranteil ist in der Lage, im Brandfall eine Überhitzung an der Batterie verhindern.
Experten bei HK-Präzisionstechnik empfehlen Umformen von Composites für die Elektromobilität
Für die Herstellung von Batterieboxen und Unterfahrschutzteilen aus thermoplastischen Composites eignet sich für die Elektromobilität laut HK-Präzisionstechnik die Herstellung mittels Pressverfahren unter entsprechender Temperierung. Die recht großflächigen Bauteile erfordern hierbei zum Umformen hydraulische Pressen mit einer Presskraft größer 3000 t. Um nun die Forderung nach kostengünstigen Bauteilen zu erfüllen, etablieren sich verschiedene Compositestrukturen. Hierbei setzen die Hersteller in vielen Fällen auf Sandwiches mit unterschiedlichen Lagen, um effektiver die gewünschten Bauteileigenschaften zu erzielen.
So können sie beispielsweise stabile und brandsichere Außenschichten herstellen und zugleich kostengünstige Füllwerkstoffe in die Sandwichmitte packen. Auch innerhalb von einzelnen Ebenen im Sandwich gibt es Unterscheidungen. So kommen beispielsweise vorkonsolidierte GMT-Platten oder Organosheets zum Einsatz. Darüber hinaus aber auch Stapel, sogenannte Stacks, aus UD-Tapes. Diese dünnen, mit unidirektional ausgerichteten Glasfasern verstärkten Folien können Anwender beim Aufeinanderstapeln versetzt und verdreht zueinander legen, um höhere Festigkeiten zu erreichen. Das eröffnet neue Wege auch in der Temperierung beim Umformen von Composites für die Elektromobilität.
Composites unter Temperierung umformen
Eine große Herausforderung liegt in der Erhitzung solcher Sandwich-Stacks. Diese sind nämlich sehr dick und lassen sich daher nicht mittels Infrarot erhitzen. So bleibt für die Elektromobilität meist nur die Möglichkeit der Temperierung dieser Composites mittels Umluft . Der Wärmeübergang per Umluft in die Sandwiches nimmt jedoch recht lange Zeit in Anspruch, was wiederum die Taktzeiten negativ beeinflusst.
Im Fokus
Klare Positionierung
Das Unternehmen HK-Präzisionstechnik ist bereits seit den 1990er-Jahren mit seinen Öfen am Markt und hat sich klar in der Kunststoffbranche positioniert. Davon profiltieren nun auch die Hersteller für die Elektromobilität. Hierbei bietet das Unternehmen für die Temperierung von Composites beim Umformen seine Lösungen in drei Produktgruppen an. Unter der Bezeichnung Modos (Modulares Durchlaufofensystem) sind die Durchlauföfen zusammengefasst. Zudem gibt es unter der Bezeichnung Passat Liftöfen für kleine und mittlere Serien. Und Scirocco umfasst darüber hinaus die Paternosteröfen.
Deshalb hat HK-Präzisionstechnik hierzu in mehr als 30-jähriger Erfahrung Umluftöfen entwickelt, die es ermöglichen, sehr viel Material gleichzeitig im Ofen zu erwärmen. Auf diese Weise können die Anwender die Nachteile überwinden und doch sehr niedrige Taktzeiten erzielen. Der Ofen kann den nach der Erwärmung folgenden Pressprozess zum Umformen so mit Taktzeiten von < 25 s versorgen.
Hohe Produktivität auch für dicke Composite-Teile
Mit diesen Produktgruppen und vor allem mit der hohen Produktivität auch für dicke Sandwichbauteile bietet HK-Präzisionstechnik den Automobilzulieferern beste Voraussetzungen für eine wettbewerbsfähige Produktion. In den vergangenen Jahren hat sich zudem gezeigt, dass aufgrund der Umlufttechnik bei der Temperierung von Composites keine Vorkonsolidierung einzelner Lagen im Sandwich nötig ist. So entfallen teure Prozessschritte, was den Anwendern in der Elektromobilität weitere Vorteile bietet.
Anwender aus der Automobilzulieferindustrie im Bereich derElektromobilität erhalten zudem Unterstützung für die Prototypenfertigung. Dafür bauten die Experten Demoöfen zur Temperierung beim Umformen, die nun für großflächige Bauteile zur Produktion beim Anwender verliehen werden. Dank einer breiten Vernetzung in der Branche der Composites und insbesondere unter den Anlagenherstellern will man den Anwendern einen niederschwelligen Einstieg in die Prototypenfertigung mit neuen Werkstoffen und Werkstoffkombinationen ermöglichen.