Neues Polyurethan-Dachmodul mit Sandwich-Trägerstruktur

Innovatives Dach für fortschrittliche Automobile: Vor allem Elektro- und Solarfahrzeuge sollen von der Leichtgewichtigkeit und den thermischen Eigenschaften profitieren.

Die Polyurethan (PUR)-Experten von Bayer MaterialScience haben einen Werkstoffverbund entwickelt, aus dem sich sehr leichte, steife und wärmeisolierende Autodächer wirtschaftlich fertigen lassen. Die Entwicklung wurde ermöglicht durch den Einsatz der PUR-Systeme Baypreg und Multitec von BaySystems, dem globalen Polyurethan-Systemgeschäft des Unternehmens. Von den herausragenden Eigenschaften der Module können Automobile aller Art profitieren, doch extrem vorteilhaft sind sie bei Elektrofahrzeugen mit Batterie- oder Brennstoffzellenantrieb sowie bei Solarmobilen. Denn deren Praxistauglichkeit und Reichweite hängt in besonderem Maße davon ab, dass die Antriebsenergie effizient genutzt wird. Dafür sind Gewichtseinsparungen unerlässlich, 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.

Eine beschichtete Makrofol-Folie verleiht den Dachmodulen eine hochwertige Oberfläche. Im Vergleich zu etablierten Lösungen verbessern die Dachmodule zugleich den Fahrkomfort. Außerdem verfügen sie über hervorragende akustische Eigenschaften und sind sehr widerstandsfähig gegenüber Hagelschlag und mechanischen Einwirkungen.

"Trotz ihres mehrschichtigen Aufbaus lassen sich die Dachmodule dank modernster Polyurethan-Verarbeitungstechnologien sehr wirtschaftlich produzieren — in kleiner Stückzahl ebenso wie in großer", betont Detlef Mies von Bayer MaterialScience. Die Polyurethanexperten arbeiten gemeinsam mit Automobilherstellern und Bauteilproduzenten in Projekten zusammen, die auf die Serienanwendung zielen.

Der Aufbau der Module

Als biegesteife und dimensionsstabile Trägerstruktur des Dachmoduls dient eine Sandwich-Konstruktion. Sie wird von zwei Glasfasermatten gebildet, zwischen denen sich eine leichte Kernlage — beispielsweise eine Wabe aus Polycarbonat oder Papier — befindet. Matten und Kernlage werden dabei in einem Sprühpressverfahren mit dem Polyurethan (PUR)-System Baypreg von BaySystems verbunden. Im Randbereich des Daches 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. Außerdem lassen sich Inserts, beispielsweise Haltegriffe, einfach integrieren, und das gesamte Dachmodul wird mechanisch noch belastbarer.

Auf die Trägerstruktur folgt in Richtung Außenseite eine multifunktionale Zwischenschicht aus dem hochreaktiven Zwei-Komponenten-PUR-System Multitec. Sie verhindert, dass sich Glasfasern oder Hohlräume auf der Oberfläche des Daches abzeichnen. Zu den vorteilhaften Eigenschaften des Materials gehören seine geringe Längenausdehnung und seine hohe Reißfestigkeit. Außerdem vermittelt es eine gute Haftung zwischen der Trägerstruktur und einer Makrofol Polycarbonatfolie, die die Oberfläche des Daches bildet. Die Folie muss eine hohe Brillanz aufweisen, sehr kratzfest und beständig sein.

Bayer MaterialScience entwickelt dafür beschichtete Folien für den Karosserie-Außenbereich in Kontrastfarbe (schwarz). Alternativ können auch für transparente Lackfolien zusätzlich Druckverfahren zur farbigen Gestaltung verwendet oder Funktionsdrucke erzeugt werden. Die auf den Folien applizierten Lackschichten werden dann nur physikalisch getrocknet. Die zugeschnittenen Lackfolien können dann bis zum nächsten Verarbeitungsschritt gelagert werden. Erst wenn durch Tiefziehen das Außendesign des Dachelementes vorbereitet ist, wird der Lack unter UV-Strahlung komplett ausgehärtet. Die Folien erreichen durch den Klarlackaufbau einen ausgezeichneten Tiefenglanz.

"Wenn man von einer thermoverformten Folie ausgeht und den Sandwich-Träger vorbereitet hat, lässt sich das komplette Dachmodul in einem einzigen Fertigungsschritt und in einem einzigen Werkzeug herstellen", erläutert Detlef Mies. Dies müsse allerdings nicht zwangsläufig die wirtschaftlichste Produktionsart sein: "Je größer die Stückzahl, desto eher lohnt es sich, über eine Entkopplung der Produktionsschritte nachzudenken."

Weitere INformationen: www.bayermaterialscience.de; www.bayer-baysystems.com