Hybrid Expo 2015 Hybridteile-Messe legt Fokus auf Automobilbau

Redakteur: Peter Königsreuther

Hybridbauteile sind ein Schlüssel für die Autobauer, um auch in Zukunft bezahlbare und den Ansprüchen der Zeit genügende Fahrzeuge bauen zu können. Zum zweiten Mal findet im Rahmen der Composites Europe in Stuttgart auch wieder die Hybrid Expo statt, die den Stellenwert von Multimaterialsystemen im Zusammenhang mit dem Automobil verdeutlichen wird.

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Die Autoindustrie setzt die Trends auch bei der Entwicklung und dem Einsatz von sehr produktiv zu fertigenden Hybridteilen. Die Hybrid-Expo, die zeitgleich mit der Composites Europe im September in Stuttgart stattfindet, zeigt, was dabei Sache ist.
Die Autoindustrie setzt die Trends auch bei der Entwicklung und dem Einsatz von sehr produktiv zu fertigenden Hybridteilen. Die Hybrid-Expo, die zeitgleich mit der Composites Europe im September in Stuttgart stattfindet, zeigt, was dabei Sache ist.
(Bild: Reed Exhibitions)

„Um die individuellen Vorteile verschiedener Werkstoffe in Multimaterialsystemen (MMS) und hybriden Bauweisen vereinen zu können, sind vor allem Entwicklungen in der Verbindungstechnik zwischen den unterschiedlichen Materialklassen und bei der gezielten Ausnutzung von Effekten an den Grenzflächen erforderlich.“ Zu dieser Empfehlung kommt die Studie „Werkstoffinnovationen für nachhaltige Mobilität und Energieversorgung“, die die VDI-Gesellschaft Materials Engineering (VDI-GME) und das VDI Technologiezentrum (VDI TZ) im vergangenen Jahr veröffentlicht haben.

Hybridbauteile bei Experten der Renner

Einen hohen Stellenwert räumen die Experten dabei Hybridbauteilen ein. Bei der Kombination von Metall und Kunststoff liefere „die metallische Komponente eine hohe Steifigkeit, während der Kunststoff etwa durch eine rippenartige Anordnung die Gesamtfestigkeit des Bauteils erhöht und zusätzlich angespritzte Halterungen aufweisen kann.“ Durch diese Materialkombination könne eine Gewichtsreduzierung von 40 % im Vergleich zu einer rein metallischen Bauweise realisiert werden. „Zudem führt die Möglichkeit zur Funktionsintegration in Hybridbauteilen dazu, dass die Zahl der Prozessschritte im Karosserierohbau reduziert werden kann“, ergänzen die VDI-Fachleute.

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Kompakte Sensoren erfassen Füllstandspegel

Mit anderen Worten: Hybride Komponenten bieten enorme Chancen für den Fahrzeugbau. Auf der internationalen Fachmesse Hybrid Expo, die vom 22. bis 24. September in Stuttgart stattfindet, stehen deshalb entsprechende Anwendungen im Fokus und zahlreiche namhafte Aussteller der Branche geben sich ein Stelldichein. Einer davon ist die Leicht + Müller Syscotec GmbH + Co. KG aus Remchingen. Das Unternehmen präsentiert Füllstandsensoren, die im Pkw in den Behältern für Kühlwasser, Scheibenwaschwasser und Bremsflüssigkeit zum Einsatz kommen. „In diesem Bereich sind wir Marktführer in Europa“, sagt Geschäftsführer Marco Müller.

Von den Füllstandsensoren werden nach seinen Angaben 36 verschiedene Varianten gefertigt, in diesem Jahr werden auf drei Anlagen rund zehn Millionen Stück produziert, 2016 sollen es zwölf und ein Jahr später 15 Millionen sein. „Wir sind das einzige Unternehmen, das diese Art von Teilen in einem vollautomatisierten Prozess fertigt“, so Müller. „Alle Komponenten werden auf das Stanzgitter aufgebracht, es ist keine Leiterplatte mehr notwendig. Demzufolge gibt es auch keinen zykluszeitkritischen Lötprozess in der Fertigungskette“, erklärt er die Vorteile.

Die richtige Verbindungstechnik ist gefragt

Zunächst erfolgt die Umspritzung eines Kontaktbandes. „Der Vorspritzling wird dann mit einem Reed Switch und einem Widerstand bestückt und mittels Widerstandsschweißen befestigt. Anschließend wird ein Cover am Vorspritzling abgestanzt und durch Ultraschallschweißen mit dem Vorspritzling verbunden, um den Reed Switch und das System gegen Umwelteinflüsse zu schützen“, beschreibt Müller den Prozess. „Nun folgt das Austrennen und das Einlegen in den Werkstückträger – danach wird der Vorspritzling mit einem Handling-System in eine Rundtischspritzgießmaschine eingelegt und umspritzt.“ Der fertige Füllstandsensor werde dann vermessen. „Dazu gehören die vollautomatische Wegeprüfung und elektronische Prüfung der Bauteile, Tests zum magnetischen und dynamischen Ansprechverhalten des Reed Switches sowie eine Widerstandsprüfung“, zählt er auf.

Hybrid aufgebaute Motorsensorik

Als Technologieführer auf dem Gebiet des Folgeverbundspritzens – einem eigens weiterentwickelten, vollautomatischen Reel-to-Reel-Verfahren mit Qualitäts- und Kostenvorteilen für Jahresmengen ab 100.000 Stück – präsentiert sich die Kummer GmbH & Co. KG aus Oetisheim auf der Hybrid Expo. „Wir fertigen Hybridteile für Motorraumanwendungen und Sensorik, die speziell in Einspritzanlagen für Benzin- und Dieselmotoren sowie bei der Abgasrückführung zum Einsatz kommen“, erläutert Ulrich Hornung, Leiter Anwendungstechnik/Vertrieb. „Bei Komponenten, die die Automobilhersteller brauchen, um Euro 6 und zukünftige Abgasnormen zu erfüllen, sind wir bei der Entwicklung dabei.“

Im Fokus des Messeauftritts stünden alle Arten von Präzisionsstanzteilen aus Stählen und Buntmetallen sowie zahlreiche Hybridlösungen, vor allem elektromechanische Metall-Kunststoff-Verbund-Baugruppen. „Wir bieten unsere hochpräzisen Stanzteile mit patentierten Einpresszonen „Elo-Pin“ aus Hightech-Kupferlegierungen bei Bedarf auch umspritzt als Metall-Kunststoffverbund-Baugruppe für Hochtemperaturanwendungen an“, so Hornung. „Wir bringen unser gesamtes Know-how und die jahrzehntelange Erfahrung in die partnerschaftliche Produktneuentwicklung ein, damit unsere Kunden besondere Lösungen auf den Markt bringen können.“

Elektrifizierung leichter gemacht

Zur Verbindung von elektronischen Systemen etwa in der ABS-, ESP- und Getriebesteuerungstechnik werden die Metall-Kunststoff-Verbundsysteme des Ausstellers Diehl Metall Stiftung & Co. KG aus Röthenbach an der Pegnitz eingesetzt. Zudem finden sie ihre Anwendung in der Zentralelektrik und in Beleuchtungs- und Steckermodulen. „Die Fahrzeugindustrie gehört zu unseren Hauptabnehmern“, sagt Taina Temmen, Leiterin Strategisches Marketing. Deshalb liege der Fokus auf nachhaltigen Konzepten für die automobile Zukunft. „Bei Bauteilen für die Elektrifizierung des Antriebsstrangs und der leistungsseitigen Kontaktierung von Batteriezellen sind wir an der Entwicklung beteiligt. Unser Anliegen ist es, gemeinsam mit unseren Kunden und Partnern Lösungen zu erarbeiten, die auch morgen noch wettbewerbsfähig sind.“

Diehl entwickelt und produziert entlang der gesamten Wertschöpfungskette. „Dabei decken wir den gesamten Prozess von der Produktentwicklung und der Bereitstellung von Vormaterial über die Stanztechnik und Schempp+Decker-Einpresszonen sowie die Oberflächenveredelung bis hin zu Metall-Kunststoff-Verbundsystemen ab“, erklärt Temmen. „Zudem entwickeln wir Werkstoffe, die den künftigen Marktanforderungen sowie der wachsenden Notwendigkeit zur Ressourcenschonung gerecht werden.“ Kunden und Partner könnten dabei wählen, ob sie Teillösungen in Anspruch nehmen wollen, das Material selbst beistellen oder Diehl die komplette Abwicklung überlassen.

Nichts geht ohne Kunststoff-Know-how

Mit der Sumitomo (SHI) Demag Plastics Machinery GmbH aus Schwaig präsentiert sich zudem einer der weltweit renommiertesten Hersteller von Spritzgießmaschinen auf der Stuttgarter Fachmesse. Das Unternehmen zeigt in einer Live-Anwendung den Produktionsprozess hybrider Komponenten in einer kompakten Fertigungszelle. Auf einer Systec Servo 210-430 wird ein hoch anspruchsvolles Bauteil aus UD-Tapes, Metalleinlegern und Kunststoff gefertigt. „Die Fasermatten können speziell auf den Lastfall des Bauteiles abgestimmt werden – ein wichtiger Vorteil im Vergleich zu Standard-Organoblechen“, so Thomas Brettnich, Leiter Technologieentwicklung. Denn damit steige die Steifigkeit des Produkts bei gleichbleibender Wandstärke. Zudem seien UD-Tapes günstiger.

„Das UD-Tape wird in einer Fertigungszelle vorgewärmt und mittels eines Hot-Handlings in das Spritzgießwerkzeug eingelegt. Die maschinenseitige Werkzeugbewegung formt es in die gewünschte Geometrie. Anschließend wird das verformte Composite mit langglasfaserverstärktem PP in einer Rippenstruktur hinterspritzt“, erklärt er den Prozess. „Parallel dazu werden zwei Metallteile in das Werkzeug eingelegt, welche die Last im Drehpunkt des Bauteiles aufnehmen. Die Komplettmontage erfolgt ebenfalls in der Fertigungszelle.“ Das Ergebnis sei ein qualitativ hochwertiges und extrem leichtes Hybridbauteil, welches die notwendige Steifigkeit hat, um die hohen Kräfte zu übertragen, die nötig sind, um die angedachte Funktion zu realisieren. „Die Kombination verschiedener Werkstoffe spart Material und bietet ein Höchstmaß an Funktionsintegration“, berichtet Brettnich.

Für die Messe-Anwendung kommt eine platzsparende Produktionszelle zum Einsatz. Kernstück ist eine Spritzgießmaschine Systec Servo 210-430 mit 2.100 kN Schließkraft. Sie ist serienmäßig mit dem Antriebssystem activedrive ausgestattet, bei dem ein frequenzgeregelter Hochleistungsmotor in Verbindung mit einer Hydraulikpumpe eine höhere Geschwindigkeit und Energieeffizienz ermöglicht als bei vergleichbaren Maschinen. Das hybride Antriebskonzept lässt nicht nur kurze Zykluszeiten und parallele Bewegungen zu, sondern spart nach Unternehmensangaben im Betrieb bis zu 60 Prozent Energie. Dank des hochsensiblen Werkzeugschutzes bietet die Maschine höchste Betriebssicherheit bei minimalem Wartungsaufwand.

MM

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