Neues Polyurethan-Dachmodul mit Sandwich-Trägerstruktur

((ACM 2/2011, Rubrik Komponenten+Werkstoffe, Artikel 805 Werkstoffe, ra, 1 Seite, Seite 60))

@D: Neues Polyurethan-Dachmodul mit Sandwich-Trägerstruktur

@T:Innovatives Dach für fortschrittliche Automobile

@L: Die Polyurethan- (PUR-) Experten von Bayer MaterialScience haben einen Werkstoffverbund entwickelt, aus dem sich sehr leichte, steife und wärmeisolierende Autodächer wirtschaftlich fertigen lassen. Von den Eigenschaften der Module sollen Automobile aller Art profitieren, besonders vorteilhaft seien jedoch Elektrofahrzeuge mit Batterie- oder Brennstoffzellenantrieb sowie Solarmobile. Denn deren Praxistauglichkeit und Reichweite richtet sich nach der effizienten Nutzung der Antriebsenergie, für die Gewichtseinsparungen unerlässlich sind, wie sie die neue Dachmodul-Generation mit ihrem geringen Flächengewicht von 4,5 kg/m2 ermöglicht. Zudem reduzieren die Module aufgrund ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit insbesondere im Winter den Bedarf an Heizenergie.
Die Sandwich-Konstruktion für die biegesteife und dimensionsstabile Trägerstruktur des Dachmoduls wird von zwei Glasfasermatten gebildet, zwischen denen sich eine leichte Kernlage befindet. Im Randbereich des Dachs übernimmt statt des Sandwichs das massiv verarbeitete und mit Langglasfasern verstärkte Baypreg-Polyurethan-Sprühsystem die tragende Funktion. Der massive Randbereich dient zur Anbindung an den Dachrahmen der Karosserie.
Auf die Trägerstruktur folgt in Richtung Außenseite eine multifunktionale Zwischenschicht, die verhindert, dass sich Glasfasern oder Hohlräume auf der Oberfläche des Daches abzeichnen.
Kennziffer: DE21479


@Bu:Von Bayer MaterialScience: neuer Wekstoffverbund für leichte, steife und wärmeisolierende Autodächer. Bild: Bayer MaterialScience


@D: Erste Ergebnisse aus dem EU-Forschungsprojekt ADGLASS

@T:Korrosion als Werkzeug für Silizium-Präzisionsschnitte

@L:Wissenschaftlern des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und angewandte Materialforschung IFAM in Bremen ist es zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, Freiburg, der Universität Bremen, dem Karlsruher Institut für Technologie KIT und des King’s College in London erstmals gelungen, mit einer neu entwickelten Simulationstechnik die molekulardynamischen Grundlagen des so genannten „Smart-Cut“-Schneideprozesses zu entschlüsseln.
Langsam fortschreitende Spannungsriss-Korrosion führt zur atomar präzisen Kristalltrennung. Kristalline Schichten mit einer Dicke von etwa 50 Nanometern können mit atomarer Präzision aus einem Silizium-Wafer getrennt werden, nachdem die Wafer-Oberfläche mit einem Wasserstoffstrahl implantiert und anschließend erhitzt wurde.
Die Halbleiterindustrie verwendet diesen Prozess seit einigen Jahren, um mithilfe der Smart-Cut-Technik die für elektronische Schaltkreise benötigten Silicon-on-Insulator-Strukturen aufzubauen. Was tatsächlich im Siliziumkristall während des „schlauen Schnitts“ passiert, war bis jetzt weitgehend unbekannt, weshalb man diese Technik bislang nur empirisch mittels „Trial and Error“ zu optimieren wusste.
Nach Bestrahlung einer Siliziumoberfläche mit Wasserstoff bilden sich unterhalb der Oberfläche Defekte in Form scheibenförmiger, nanometergroßer Regionen gespaltener Siliziumbindungen. Beim Erhitzen wachsen diese Defekte weiter, verbinden sich untereinander und durchtrennen schließlich das Silizium. Es wurde bisher vermutet, dass Wasserstoffatome in die Defekte eindringen, Wasserstoffmoleküle bilden und allein aufgrund des Gasdrucks einen Kristallbruch verursachen.
Mithilfe quantenmechanischer Simulationen hat man nun herausgefunden, dass die Kristalltrennung durch langsam fortschreitende Spannungsriss-Korrosion erfolgt. Die gebildeten Wasserstoffmoleküle innerhalb der scheibenförmigen Defekte reagieren mit gedehnten Silizium-Silizium-Bindungen an deren Spitzen und bringen die Bindungen zum Bruch. So wachsen die Defekte parallel zur Kristalloberfläche und erzeugen den „anatomisch“ glatten Riss innerhalb des Materials. Erst wenn der Defekt groß genug wird – bei einem Durchmesser von etwa zehn Mikrometern – baut sich der Druck des einströmenden Wasserstoffs auf und führt zum spröden Kristallbruch.
Kennziffer: DE21480


@Bu:Smart-Cut-Technik: neue Simulationsmethoden zur Entschlüsselung am Fraunhofer IFAM entwickelt. Bild: Fraunhofer IFAM


@D:KraussMaffei entwickelt LFI-PUR-Technologie weiter

@T:LFI-Faserverbundbauteile im Großformat herstellen

@L:Vor über zehn Jahren hat KraussMaffei die LFI-PUR-Technologie zur Herstellung von Strukturbauteilen mit Glasfaserverstärkung entwickelt. Dabei werden in einer LFI-Prozesseinheit bis zu 300 g/s Glasfaser im Schneidwerk zerschnitten, im Mischkopf mit bis zu 1.200 Gramm PUR-Gemisch benetzt, anschließend simultan in die offene Kavität eingetragen und unter Druck zum gewünschten Formteil verpresst.
Für besonders großflächige Bauteile bietet man mit dem Mischkopf MK 30/36-12 ein Produkt an, das sich problemlos an bestehende Anlagen adaptieren lässt. Dabei sind keine neuen Einstellungen an den zugehörigen Robotern oder an der Steuerung erforderlich, auch das Gewicht entspricht den bisherigen Modellen. Dort, wo er bereits erfolgreich im Einsatz ist, kommen je nach Bauteil und mechanischer Anforderung PUR-Gemische mit bis zu 50 Prozent Glasfasern zum Tragen.
Mit der LFI-PUR-Technologie von KraussMaffei lässt sich auch eine Kombination aus Glasfasern und Füllstoffen, beispielsweise Kreide, Talk oder BaSo4, problemlos verarbeiten. Der Füllstoffgehalt kann dabei bis zu 40 Prozent und der Glasfaseranteil bis zu 50 Prozent im Bauteil ausmachen. Damit entstehen Bauteile mit innovativen Werkstoffeigenschaften. Durch die günstigen Rohstoffe wird außerdem eine besonders wirtschaftliche Fertigung gewährleistet.
Kennziffer: DE21481

@Bu: Großflächige LFI-Bauteile von Krauss-Maffei: einfache und wirtschaftliche Herstellung speziell für den Nutzfahrzeugsektor. Bild: KraussMaffei


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