Weltweit erstes Composite-Getriebegehäuse stärkt E-Mobilität

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ARRK Engineering

Thermoplasteinsatz optimiert das System

Der detaillierte Entwurf sah weiterhin die Verwendung von Aluminiuminserts vor, welche die in die Lager eingeleiteten Lasten auf das Organoblech übertragen helfen, so ARRK Engineering. „Mit diesen Inserts konnte die Wellenverkippung deutlich reduziert werden, weil die Lagersitze auf 30 µm genau passen müssen und so wenig Nacharbeiten wie möglich anfallen sollten, wurden die entsprechenden Prozessparameter und ihre Auswirkungen, etwa auf den Verzug, im Versuch ermittelt“, präzisiert Rademacher. Außer den UD-Tapes helfen nun auch Spritzgussrippen am Organoblech dabei, das Ziel hinsichtlich der geforderten Steifigkeit zu erreichen. Als positiver Nebeneffekt des Einsatzes der Spritzgusstechnik könnte jetz auch auf Endkontur gefertigt werden, und das nachträglich Bohren könne entfallen. Zusätzlich verhindert der kurzglasfaserverstärkte Spritzgusspart den Kontakt zwischen der Carbonfaser und den metallischen Inserts ,erklärt ARRK Engineering. Diese galvanische Trennung beuge Korrosionseffekten vor, so dass keine zusätzliche Schutzbeschichtung zur Isolation erforderlich sei.

In zwei Stufen zur finalen Geometrie

Die Herstellbarkeit wurde durch die enge Einbindung von ARRK/Shapers, dem Spezialisten für Werkzeugfertigung innerhalb der ARRK-Gruppe, sowie durch die Simulation des Pressvorgangs mit der Software des Kooperationspartners ESI, sichergestellt, heißt es. Weil die Prototypen der ersten Gehäusehälfte in einem zweistufigen Prozess gefertigt wurden, war die Neuentwicklung eines Werkzeuges für den Pressprozess nötig und eines für das anschließende Umspritzen: In der ersten Phase werden das Organoblech und die verstärkenden UD-Tapes erwärmt, beschreibt ARRK Engineering, und in einem Pressverfahren so umgeformt, dass sich die Matrixwerkstoffe verbinden und die gewünschte Preform entsteht. Dann werde der Preform mittels Wasserstrahlschneiden zurecht geschnitten. In der zweiten Phase wird die Preform erneut erwärmt und im Spritzgusswerkzeug umspritzt, um so die finale Geometrie einschließlich der Rippen sowie weiterer Funktionsflächen zu erzeugen. „Als schwierig erwiesen sich, wie zu erwarten war, die hohen Temperaturen und die mechanische Belastung vor und beim Pressvorgang des Organoblechs. In Versuchen konnte aber ein gangbarer Weg gefunden werden“, lässt Kreutzmann durchblicken.

Schon der Prototyp macht Furore

Die akustischen Vorteile sowie die Reduktion des Gewichts stellten sich wie erhofft ein: Das Getriebegehäuse wurde durch die Verwendung von faserverstärktem Thermoplast um 30 % leichter. Zur Funktionskontrolle soll der Prototyp im Laufe dieses Jahres umfassenden Hardwareversuchen unterzogen werden, so ARRK Engineering. Parallel dazu soll die zweite Gehäusehälfte gebaut werden. Zur besseren Veranschaulichung wurde bereits ein transparenter Kunststoffprototyp aus PMMA umgesetzt, wie es heißt. Die zusammengebaute Version wurde im Rahmen der Composites Europe im Dezember 2016 erstmals der Öffentlichkeit vorgestellt. „Das rege Interesse aus weiten Teilen der Branchen zeigt die Brisanz der Entwicklung. Wir gehen davon aus, dass die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens mit zunehmender Nutzung des Automatisierungspotentials steigt. Wenn etwa die beiden Prozessstufen zusammengefasst werden, sinken auch die Herstellungskosten entsprechend“, prognostiziert Kreutzmann. MM

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