Werkstoffe: Erster Hinterachsgetriebequerträger aus Kunststoff

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Den weltweit ersten Kunststoff-Getriebequerträger im Hinterachsrahmen haben ContiTech Vibration Control und BASF für die S-Klasse von Mercedes-Benz entwickelt. Er besteht aus dem technischen Kunststoff Ultramid A3WG10 CR, einer besonders hoch verstärkten und auf hohe mechanische Lasten optimierten Polyamidspezialität der BASF.
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Den weltweit ersten Kunststoff-Getriebequerträger im Hinterachsrahmen haben ContiTech Vibration Control und BASF für die S-Klasse von Mercedes-Benz entwickelt. Er besteht aus dem technischen Kunststoff Ultramid A3WG10 CR, einer besonders hoch verstärkten und auf hohe mechanische Lasten optimierten Polyamidspezialität der BASF. Gegenüber dem Vorgängerträger aus Aluminiumdruckguss bietet das hoch belastbare Bauteil eine Gewichtsersparnis um 25 Prozent, eine bessere Akustik und exzellente mechanische Eigenschaften auch bei hohen Temperaturen und den aktuellen Crash-Anforderungen. Zu diesen Eigenschaften trug maßgeblich auch die Auslegungskompetenz der BASF mittels des BASF-Simulationstools Ultrasim bei.

Das tragende Strukturbauteil aus Kunststoff erfüllt alle Anforderungen an die statischen und dynamischen Lasten, die auf einen Getriebeträger einwirken: Als eine zentrale Komponente der Hinterachse stützt er einen Teil des Drehmoments ab, das vom Motor auf das Getriebe übertragen wird, und trägt die permanente Teillast des Differentialgetriebes. Deshalb kommt der Ultramid-Querträger in allen Fahrzeugausführungen von Mercedes-Benz mit Allradantrieb – mit Ausnahme der AMG-Fahrzeuge – zum Einsatz.

Um das Aluminium in dieser anspruchsvollen, crash-relevanten Anwendung zu ersetzen, hat der Kunststoff hohe mechanische Anforderungen zu erfüllen: Der zu 50 Prozent kurzglasfaser-verstärkte Kunststoff Ultramid A3WG10 CR (CR=crash-resistant) verfügt über eine optimale Festigkeit sowie Steifigkeit und zeigt eine geringe Kriechneigung unter Dauerlast. Darüber hinaus kann das Material hohe Biegemomente ertragen. Das Bauteil zeichnet sich durch eine gute schwingungs- und geräuschmindernde Wirkung aus.

„Der neue Hinterachsgetriebequerträger ist ein Meilenstein in der Anwendung von Polyamiden im Fahrwerksbereich und hat das Potenzial, einen neuen Trend in der Automobilbranche zu setzen“, sagt Kai Frühauf, Geschäftsbereichsleiter bei ContiTech Vibration Control. „Um Metall durch Hochleistungskunststoffe ersetzen zu können, ist eine optimale Materialausnutzung und Anpassung an die jeweiligen Lastfälle nötig, wie sie BASF bei der Entwicklung von Ultramid für den Getriebequerträger gezeigt hat.“

Bereits in der frühen Entwicklungsphase des neuen Querträgers hat die BASF ihr Simulationstool Ultrasim herangezogen, um das Bauteil zu dimensionieren, die Bauteilgeometrie zu optimieren und das Verhalten des Bauteils im Spritzguss und im Betrieb vorherzusagen: Die Simulation von Bruchlasten, Festigkeiten unter dynamischer Belastung und Crashsicherheit stimmten sehr gut mit dem realen Bauteilverhalten überein. Mittels der Integrativen Simulation Ultrasim wurde von ContiTech Vibration Control die gesamte Fertigungskette abgebildet. Auf diese Weise konnte die Bauteilgeometrie frühzeitig festgelegt und die Anzahl der Prototypen reduziert werden.

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