Autoteile aus CFK: Ein besseres Verfahren, um sie leichter zu formen

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Bauteile aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) gelten im Automobilbau als zu aufwändig. Ein neues Verfahren könnte das ändern.
Autoteile aus CFK für Nissan

Quelle: ESI Group

  • Die ESI Group, Spezialist für Virtual Prototyping-Software und Dienstleistungen für die Industrie, unterstützt Nissan Motor Co in seinem Produktionsprozess.
  • Die Zusammenarbeit beschleunigt die Entwicklung von Autoteilen aus kohlefaserverstärkten Kunststoffen (CFK) .
  • Das leichte und dennoch extrem widerstandsfähige Material wird verwendet, um sicherere und kraftstoffeffizientere Autos herzustellen.

Sicherheit, Komfort und Autonomie sind wichtig für Autofahrer. Um diesen Ansprüchen gerecht zu werden, arbeiten die Autohersteller kontinuierlich an neuen Lösungen in verschiedenen Bereichen wie dem Leichtbau. Da kann sich der Einsatz neuer Materialien entscheidend auszahlen. Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK), die häufig in anderen Branchen wie der Luft- und Raumfahrt verwendet werden und vielversprechende Fähigkeiten aufweisen, galten im Automobilsektor als zu zeitaufwändig und zu teuer für eine industrielle Fertigung. „Wir haben CFK immer als ein Material für zukünftige Autogenerationen betrachtet. Aber wenn es um die Realität geht, lässt sich CFK nur in begrenztem Umfang einsetzen und scheint für die Massenproduktion schwieriger zu sein. In der Tat sind die Kosten hoch, und es sind komplexe Konstruktionen erforderlich, um die Verbundwerkstoffe zu formen. Die Herausforderung bestand darin, den Produktionsprozess zu industrialisieren, um Kosten und Entwicklungszeit zu reduzieren“, erklärt Hideyuki Sakamoto, EVP von Nissan Motor Co.

Die ESI-Gruppe unterstützt die CFK-Herausforderung von Nissan seit 2015 bei der Entwicklung des industriellen Produktdesigns und der Fertigungsmethoden für verschiedene Fahrzeugmodelle. Die Partnerschaft wurde 2018 mit dem CFK-Serienproduktionsprojekt gestärkt.

CFK: Hürden bei der Formgebung überwinden

Um die Schwierigkeiten bei der Formgebung von CFK-Teilen zu überwinden, fanden die Ingenieure von Nissan, unterstützt durch die Lösung von ESI, einen neuen Ansatz: den Prozess des Compression Resin Transfer Molding (C-RTM). Bei der bestehenden Methode werden Kohlenstofffasern in die richtige Form gebracht und in eine Matrize mit einem leichten Spalt zwischen der oberen Matrize und den Kohlenstofffasern eingelegt. Das Harz wird dann in die Faser eingespritzt und härtet aus. Die Ingenieure von Nissan entwickelten Verfahren für die genaue Simulation der Durchlässigkeit des Harzes in der Kohlefaser, während das Fließverhalten des Harzes in einer Matrize mit einem dort angebrachten Temperatursensor und durch die transparente Form visualisiert wird. Das Ergebnis der erfolgreichen Simulation war ein hochwertiges Bauteil mit kürzerer Entwicklungszeit. Mit dem virtuellen Prototyp des Produkts gelang es Nissan, ein hochwertiges Bauteil mit einer um 50 Prozent verkürzten Entwicklungszeit und einer um 80 Prozent verkürzten Einzelgussdauer zu fertigen.

„Wir sind stolz auf die Unterstützung, die wir Nissan im Laufe der Jahre und während des gesamten Projekts gewährt haben. Wir haben Nissan geholfen, den gesamten Entwicklungsprozess von der Konstruktion bis zur Herstellung von CFK-Serienteilen erfolgreich zu durchlaufen und ihnen so den Durchbruch zu leichteren und sichereren Fahrzeugen ermöglicht.“, schließt Cristel de Rouvray, CEO der ESI-Gruppe.

Bild: ESI unterstützt Nissan bei der Produktion von Kohlefaserteilen für sicherere und leichtere Fahrzeuge. Bildquelle: ESI Group

Weiteren Informationen: www.esi-group.com.

Erfahren Sie hier mehr über Leichtbaupotenziale für Lastenräder.

Lesen Sie auch: „Kreislaufwirtschaft im Automobilbau: Negative CO2-Bilanz bis 2030“

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