Kunststoff: Werkstoff mit Zukunft

Auch im Thermomanagement setzt sich Kunststoff immer mehr durch: von der Umfeldabdichtung bis zum Lüfterrad, vom Kühlerkasten bis zum Klima gerät. Deshalb wurde das Kompetenzfeld Kunststoffe unter Leitung von Dr. Snjezana Boger gebildet. Unter diesem Dach werden die Kompetenzen in Sachen Kunststoffe bei Behr gebündelt. „Mit der neuen Funktion tragen wir der wachsenden Bedeutung von Kunststoffen bei Behr Rechnung“, erläutert Boger. Hinzu kommt, dass diese sich in Eigenschaften und Verarbeitung stark von z. B. Aluminium unterscheiden. Der gesamte Kunststoffprozess umfasst:

• Verarbeitungsverfahren (z. B. MuCell®, Schweißverfahren etc.)
• Werkzeug- und Anlagentechnologien (etwa Spritzgießmaschinen inkl. Peripherie)
• Methodenentwicklung (Validierungsprozesse)
• Materialien

Gemeinsam mit den Lieferanten entwickelt Behr einen für den jeweiligen Einsatz geeigneten Werkstoff bzw. eine Maschine und deren Umfeld. So ist beispielsweise das Anforderungsprofil für Werkstoffe im Kühlkreislauf des Motors sehr anspruchsvoll. Ein dort eingesetzter Kunststoff muss:

• beständig gegen die Medien im Motorraum und gegen das heiße Kühlmittel sein, d. h. er darf nicht spröde oder gar vom Kühlmittel angegriffen werden
• gute Festigkeitseigenschaft en aufweisen, d. h. er muss steif genug sein, darf nicht kriechen und muss Schläge wegstecken können
• temperaturbeständig sein, d. h. er darf bei Hitze nicht vorzeitig altern oder sich stark verformen
• und muss dennoch gut zu verarbeiten sein.

All diese Anforderungen werden in ersten Untersuchungen überprüft und anschließend in den Laboreinrichtungen umfassend validiert. Erst dann werden die Prozessparameter für die Verarbeitung zum Bauteil festgelegt. Danach wird über ein Lastenheft die für den Prozess erforderliche Maschine definiert und gemeinsam mit dem Einkauf beim entsprechenden Lieferanten angefragt. Dasselbe geschieht im Wesentlichen bei den erforderlichen Werkzeugen.

Und da auch die Bauteilauslegung von den Werkstoffeigenschaften beeinflusst wird, unterstützt das Kompetenzzentrum die Kollegen in der Konstruktion dabei, ihre Bauteile kunststoffgerecht zu designen. Immer wichtiger wird dabei die Füllsimulation. Mit dieser Methode kann die Temperierung eines Werkzeugs am Computer simuliert werden, was für die Werkzeug und Bauteilauslegung hilfreich ist.

Zukunft und neue Kunststoffentwicklungen

Was sind die aktuellen Entwicklungen? „Im Kommen sind hochtemperaturbeständige Kunststoffe, wie sie z. B. in Ladeluftkühlern, die immer öfter auch in aufgeladenen Ottomotoren eingesetzt werden, zu finden sind“, so Boger. Das Problem ist, dass das aggressive Abgaskondensat bei manchen Motorvarianten in Kontakt mit dem Kühler kommt, weshalb sichergestellt sein muss, dass die eingesetzten Kunststoffe auch dieser Belastung standhalten. Doch die neuen Werkstoffe müssen noch anderen Anforderungen genügen: Im russischen und asiatischen Raum wird im Winter häufig Calciumchlorid zur Fahrbahnenteisung eingesetzt. Dieses greift jedoch den Kunststoff Polyamid an, weshalb dieser Werkstoff entsprechend stabilisiert werden muss. Parallel wird jedoch bereits an der Entwicklung neuer, beständigerer Materialien gearbeitet.

Bei Klimaanlagen stehen hingegen Themen wie Gewichtsreduzierung, Geruchsneutralität und gute akustische Eigenschaften im Vordergrund. Die Gewichtsreduzierung wird z. B. dadurch erreicht, dass der Kunststoff aufgeschäumt wird. „Ein wichtiges Thema wird auch die Recyclebarkeit der eingesetzten Materialien werden“, ergänzt Boger. „Deshalb wird schon heute daran gearbeitet, Kunststoffausgangsstoffe z. B. aus Pflanzen zu gewinnen.“