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Motorradtechnik aus Kunststoff Umweltschonender Leichtbau-Polymertank für BMW-Feuerstühle

| Redakteur: Peter Königsreuther

Tanks für Motorräder dürfen zum Beispiel nur sehr geringe Mengen an Treibstoff durch die Tankwände diffundieren lassen, erklärt Lanxess. Das, und noch weitere Anforderungen, erfüllt ein spezielles Polyamid 6.

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Die Tanks der Modelle F 900 R und F 900 XR von BMW Motorrad bestehen aus dem Kunststoff Durethan BC550Z 900116 DUSXBL, sagt Lanxess. Mit dem unverstärkten und schlagzäh modifizierten Polyamid 6 sind die strengen Anforderungen der US-Umweltbehörde EPA hinsichtlich Permeation problemlos erfüllbar, heißt es weiter. Außerdem könnten die komplexen Geometrien wirtschaftlich durch Spritzgießen hergestellt werden.
Die Tanks der Modelle F 900 R und F 900 XR von BMW Motorrad bestehen aus dem Kunststoff Durethan BC550Z 900116 DUSXBL, sagt Lanxess. Mit dem unverstärkten und schlagzäh modifizierten Polyamid 6 sind die strengen Anforderungen der US-Umweltbehörde EPA hinsichtlich Permeation problemlos erfüllbar, heißt es weiter. Außerdem könnten die komplexen Geometrien wirtschaftlich durch Spritzgießen hergestellt werden.
(Bild: BMW Motorrad)

Außer der Diffusionsbarriere-Funktion müssten die für Motorradtanks erlaubten Werkstoffe insbesondere auch crashfest sein, sagt Lanxess. Dazu komme die Forderung nach leichter Verarbeitung, durch die auch noch die oft komplexen Tankgeometrien möglichst wirtschaftlich umgesetzt werden könnten. Bei den beiden Motorradmodellen F 900 R und F 900 XR von BMW ist es nun gelungen, all diese Vorgaben mit einem einzigen Material zu erfüllen: Die Tanks der Maschinen bestehen deshalb aus Durethan BC550Z 900116 Dusxbl von Lanxess.

Vorteilstrio: geometrieflexibel, gut zu fügen und sehr schlagzäh

Das unverstärkte und schlagzäh modifizierte Polyamid 6 (PA6) wird dafür zu zwei Halbschalen spritzgegossen. Die Hälften können, weil es sich um einen Thermoplast handelt, durch das Heizelementschweißen zum dichten und funktionsfertigen Tank zusammengefügt werden, erklärt das Unternehmen. „Mit unserem Werkstoff lassen sich die strengen Anforderungen der US-Umweltbehörde EPA (Environmental Protection Agency) hinsichtlich Permeation problemlos erfüllen. Weil das Spritzgießen auch komplexe Konturen erlaubt, lässt sich auch diese Vorgabe wirtschaftlich erfüllen. Und bei stoßartiger Belastung spielt das äußerst schlagzähe Material endgültig seine Stärken aus“, betont Dr. Klaus Küsters, Business Development Manager Blow Molding im Geschäftsbereich High Performance Materials (HPM) von Lanxess. Die Tanks entstanden aus einer gemeinsamen Entwicklung von BMW Motorrad und Röchling Automotive Italia S.r.l. in Zusammenarbeit mit Lanxess, heißt es weiter.

Niedrige Permeabilität auch ohne Fluorierung

Die quasi als Einstofflösung zu bezeichnende Wahl dieses Polyamid 6 hat in Bezug auf die bisher eingesetzten Tankwerkstoffe laut Lanxess aber noch mehr zu bieten: Im Vergleich zu Metallen wie Stahlblech und Aluminium ist außer die Freiheiten bei der Formgebung auch das gute Integrationspotenzial zu nennen. Außerdem entfallen kostenintensive Umform-, Stanz- und Fügeschritte, merkt Lanxess an. Auch ist Korrosion bei Polymeren kein Thema. Verglichen mit anderen Polymeren wie zum Beispiel High Density-Polyethylen (HDPE) weise Durethan BC550Z 900116 Dusxbl außerdem eine deutlich geringere Kraftstoffpermeation auf. Durch Fluorieren kann die Permeabilität von HDPE-Tanks zwar weiter reduziert werden, doch dagegen sprechen die zusätzlichen Fertigungsschritt und die damit verbundenen Kosten. Nicht zu vergessen sind dabei auch die aggressiven Eigenschaften des Halogens Fluor.

Im Vergleich zu Mehrschichtsystemen, die als Permeationssperre eine hochpolare Schicht aufweisen, die meist aus Ethylenvinylalkohol-Copolymer besteht, ist die einstoffliche Variante nur mit PA 6 deutlich günstiger, führt Lanxess ins Feld: Denn bei entsprechender Auslegung der Wanddicke lägen auch die Permeationswerte des PA-6-Einstofftanks um ein Mehrfaches unter dem von der EPA in der Richtlinie EPA 40 CFR geforderten Grenzwert von Permeationsmenge in g und Innenoberfläche in m² pro Tag von 1,5 g/m²∙d.

Thermoplast mit exzellentem Schweißverhalten

Durethan BC550Z 900116 Dusxbl wurde laut Aussage von Lanxess eigentlich für das Blasformen von Hohlkörpern entwickelt und bewähre sich seit vielen Jahren in der Serienfertigung von Kraftstofftanks. Aufgrund der auch bei Motorrädern zunehmenden Zahl an Funktionen – wie etwa der Stabilitätskontrolle ASC (Automatic Stability Control) – werde der Bauraum für Kraftstofftanks aber stetig zerklüfteter und komplexer. Diese Geometrien sind durch Blasformen aber kaum mehr umzusetzen, heißt es. Deshalb werden für die aktuellen BMW-Motorradtanks die Tanks aus zwei Hälften durch das Spritzgießen hergestellt, dem diese Geometrieentwicklung kein Problem bereitet. „Auch kann die Wanddickenverteilung präzise gesteuert werden, was zur Folge hat, dass eine genauere Auslegung der Tanks mit CAE-Tools klappt“, erläutert Küsters. Wesentlich für eine prozesssichere Herstellung der Tanks seien aber die Schweißeigenschaften des PA 6, die Lanxess als ausgezeichnet ansieht. Dem Anwender soll dabei ein breites Prozessfenster offen stehen, um absolut dichte Schweißnähte reproduzierbar erzeugen zu können. „Ein Schweißnahtfaktor von 1 lässt sich ohne Probleme erzielen“, betont Frank Krause, Experte für das Kunststoffschweißen bei Lanxess.

PA-6-Tanks bleiben im Crashfall heil

Eine weitere Besonderheit des Kunststoffs ist seine sehr hohe Schlagzähigkeit, die dazu führt, dass die Tankblase auch bei einem Crash intakt und auch dicht bleibt, wiederholt Lanxess nicht ohne Grund.Pendelschlagversuche an gealterten Tanks führten beispielsweise weder bei -20 °C noch bei 60 °C zu Leckagen, wie Lanxess beweisen konnte. Aufgrund dieses Eigenschaftsprofils bietet sich Durethan BC550Z 900116 Dusxbl nicht nur für Motorrad- sondern auch auch für Kleinfahrzeug-Tanks, etwa für Quads, Schneemobile, Aufsitzmäher, oder für benzingetriebene Gartengeräte, wie Motorsägen und Laubsaugern an, gibt Lanxess zu bedenken.

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