Hybride Prozesse und Werkstoffe für leichtere Elektrofahrzeu­ge

Im Gemeinschaftsprojekt LEIKA entwickeln Wissenschaftler und Industriepartner des Forschungs- und Technologiezentrums für ressourceneffiziente Leichtbaustrukturen der Elektromobilität (FOREL) eine neuartige Bauweise für Elektrofahrzeuge. Spezialisiert haben sich die Projektpartner auf Hybridwerkstoffe aus Faser-Kunststoff-Verbund (FKV) und Metall. Anhand einer Bodenstruktur für Elektrofahrzeuge demonstrieren sie die Serientauglichkeit eines kombinierten Umform-Hinterspritz-Prozesses und das Leichtbaupotential der hybriden Werkstoffe. Die Bodenstruktur aus FKV-Metall-Hybridwerkstoff wird erstmals auf der K Messe in Düsseldorf vom 19. bis 26. Oktober 2016 auf dem Science Campus am Stand 7.0 SC11 der Öffentlichkeit präsentiert.

Hybrid: Kunststoff trifft Metall
Wissenschaftler des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der Technischen Universität Dresden starteten im Jahr 2013 gemeinsam mit den Unternehmen KraussMaffei, Frimo, Kirchhoff, thyssenkrupp AG und weiteren Projektpartnern das Forschungsvorhaben LEIKA. Ziel des Projektes war es, die Strukturmasse in Elektrofahrzeugen durch den Einsatz neuartiger Hybridwerkstoffe zu verringern.

© Tanja Kirsten

Die Wissenschaftler kombinierten metallische Deckschichten aus Stahl oder Magnesium mit einem Faserverbundkern mit PA6-Matrix zu neuartigen Hybridmaterialien. So nutzten sie die positiven werkstofflichen und technologischen Eigenschaften beider Verbundpartner in einem Sandwichaufbau optimal. Neben effizienten Methoden zur praxisgerechten Strukturauslegung unter statischer und dynamischer Belastung wurden vor allem Fertigungstechnologien durch die Kombination etablierter Prozesstechniken – Umformen und Spritzguss – entwickelt und aufgebaut.

Bodenstruktur aus neuartigem Hybridwerkstoff
Anhand einer Bodenstruktur für Elektrofahrzeuge zeigen die Partner im LEIKA-Projekt das Leichtbaupotential der neuartigen Hybridwerkstoffe und die Möglichkeiten eines kombinierten Press- und Hinterspritz-Prozesses auf.

Nach ersten erfolgreichen Umformversuchen im Labormaßstab wurde am ILK eine Versuchsanlage konzipiert und aufgebaut. Auf Basis der im Prozess-Entwicklungszentrum des ILK vorhandenen 3.000-Tonnen-Schnellhubpresse wurde durch die Firma KraussMaffei eine bauhöhenreduzierte Bolt-On-Anlage mit einem SP 12000 Spritzaggregat entwickelt und installiert. Mit dieser Anlagentechnik ist es möglich, die FKV-Metall-Hybridwerkstoffe in einem Schritt umzuformen und zu hinterspritzen. Die daraus abgeleitete Prozess- und Strukturqualität zusammen mit den zu erreichenden Taktzeiten von deutlich unter zwei Minuten untermauern das theoretische Potential einer solchen Hybridisierung sowohl auf Werkstoff- als auch auf Fertigungsseite.

Derzeit erfolgen letzte Tests an Einzelbauteilen und die experimentelle Validierung der gesamten Baugruppe, um den Nachweis zu erbringen, dass die prognostizierte Masseverringerung von ca. 25 Prozent gegenüber einer metallischen Leichtbaulösung bei gleicher Performance erreicht wird.

Präsentation auf der K Messe
Die hybride Bodengruppe wird auf der K Messe in Düsseldorf vom 19. bis 26. Oktober 2016 erstmals der Weltöffentlichkeit präsentiert. Das ILK stellt gemeinsam mit dem Transferpartner, der Leichtbau-Zentrum Sachsen GmbH auf dem Science Campus am Stand 7.0 SC11 (Halle 7) aus.

Neben der LEIKA-Bodengruppe präsentiert das Institut auf der K 2016 einen Funktionsintegrativen Fahrzeugsystemträger, der im Sonderforschungsbereich 639 entwickelt wurde. Der in neuartiger Textil-Thermoplast-Bauweise aufgebaute Technologiedemonstrator ist ein Nutzfahrzeug in modernem Design für den urbanen, kommunalen oder innerbetrieblichen Transport.

Kontakt
Technische Universität Dresden
Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK)
Dr.-Ing. Jörn Jaschinski
Holbeinstr. 3
01307 Dresden
Telefon: (0351) 463 38148
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