ARRK Engineering Weltweit erstes Composite-Getriebegehäuse stärkt E-Mobilität

Redakteur: Peter Königsreuther

Elektrofahrzeuge kommen nur bei einem möglichst geringen Gewicht besonders weit. Die Karosserie sowie auch Komponenten aus dem Antrieb, wie das Getriebegehäuse, müssen deshalb leichter werden. Carbonfaserverstärkte Thermoplaste sind aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften ein Schlüssel zum Erfolg.

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Zur Veranschaulichung der Neukonstruktion von ARRK Engineering diente eine durchsichtige, ebenfalls konzernintern entwickelte, zweite Hälfte des Getriebegehäuses. Diese soll im Laufe des Jahres durch ein funktionsfähiges Bauteil ersetzt werden.
Zur Veranschaulichung der Neukonstruktion von ARRK Engineering diente eine durchsichtige, ebenfalls konzernintern entwickelte, zweite Hälfte des Getriebegehäuses. Diese soll im Laufe des Jahres durch ein funktionsfähiges Bauteil ersetzt werden.
(Bild: ARRK Engineering)

Eine Herausforderung stelle allerdings die Einhaltung der geforderten Steifigkeiten bei Betriebstemperaturen von über 100 °C dar. ARRK Engineering hat sich nach eigenen Angaben deshalb gemeinsam mit den Konzernschwestern dieser zukunftsträchtigen Aufgabe der Gewichtsminimierung von Antriebskomponenten gewidmet: 2016 wurde im Rahmen eines selbst finanzierten Entwicklungsprojekts das weltweit erste voll funktionsfähige thermoplastische Composite-Getriebegehäuse für E-Fahrzeuge entwickelt und die erste Hälfte bereits prototypisch umgesetzt.

Zielwerterfassung durch RE-Engineering

Ein Composite-Getriebegehäuse mit thermoplastischer Matrix ist rund 30 % leichter und läuft deutlich leiser als ein konventionelles Aluminium-Modell ‒ das ergaben Studien, die im Vorfeld der Entwicklung angestellt wurden, heißt es. Das schlummernde Optimierungspotenzial wurde dabei bisher nur in verschiedenen Technologie-Demonstratoren deutlich gemacht, so ARRK Engineering. Der von einem auf Technology & Innovation fokussierten interdisziplinären Team um ARRK Engineering gefertigte Prototyp sei somit das erste reale Bauteil dieser Art, das so in einem Fahrzeug verbaut werden könnte. „Uns hat die Verbindung von Komplexität und Machbarkeit des Vorhabens gereizt“, erläutert Monika Kreutzmann, Leiterin des Center of Competence (CoC) Composites bei ARRK Engineering. Der Anspruch der Beteiligten sei, dass bei entsprechenden Stückzahlen auch die Wirtschaftlichkeit in das Umfeld der üblicherweise verwendeten Materialien rücke. „Die niedrigen Investitionskosten und die Verwendung bekannter Technologien macht langfaserverstärkte Bauteile mit thermoplastischer Matrix wirtschaftlich sehr interessant“, bestätigt Dr. Thomas Schneider, Leiter Technology & Innovation bei ARRK Engineering.

Fokus auf das Steifigkeitsverhalten

Die Projektzeit wurde in drei Phasen eingeteilt. In der ersten wurde das grobe Konzept erstellt, in der zweiten der konkrete Entwurf erarbeitet und in der dritten die Details ausgeführt. Um gewissermaßen das Pflichtenheft erstellen zu können, wurden zunächst über das Re-Engineering eines bestehenden Aluminium-Modells die Zielwerte ermittelt, die mindestens erreicht werden sollten. Da insbesondere die Steifigkeiten erheblichen Einfluss auf Lebensdauer und Akustik des Getriebes haben, lag hier der Fokus der Überlegungen bezüglich der Geometrie. Die Entwicklung wurde mit intensiver Nutzung von Simualtionsmethoden vorangetrieben. Alle Lösungswege wurden auf diese Weise überprüft und Lösungskonzepte virtuell auf ihre Funktionalität und ihr Potenzial hin untersucht.

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