Zeit- und kosteneffizient durch Simulation Dienstag, 27.10.2015

Daimler evaluiert DuPont™ Zytel® Polyamid für den Einsatz anstelle von Metall für Motorträger

Im Zuge der Entwicklung eines Motorträgers aus glasfaserverstärktem Zytel®, den ElringKlinger für Daimler herstellt, hat DuPont leistungsstarke Software zur anisotropen Computersimulation eingesetzt. Das Bauteil bietet eine bessere Geräuschdämpfung als ein Aluminiumteil und trägt zu geringerem Kraftstoffverbrauch, zu höherem Fahrkomfort und zu mehr Fahrsicherheit bei.

Am Beispiel eines Motorträgers aus Zytel® Polyamid zeigt DuPont Performance Polymers (DPP) auf der Fakuma 2015, wie präzise sich die Eigenschaften von Kfz-Teilen mit Hilfe der Computersimulation mittels anisotroper Finite-Elemente-Rechnung vorhersagen lassen. Dieses Bauteil, das das Gewicht des Motors aufnimmt, ihn stabilisiert und ausrichtet, haben ElringKlinger und Daimler in enger Zusammenarbeit mit DuPont in kürzerer Zeit entwickelt, als dies bei einem herkömmlichen Aluminium-Gussteil möglich gewesen wäre, und zugleich die Kosten gesenkt.

Motorträger müssen hohe statische und dynamische Kräfte aufnehmen. Darum wählte das Team ein glasfaserverstärktes, hitzestabilisiertes Zytel® PA66 anstelle von Metall. Dieser Kunststoff bietet ein optimales Verhältnis von Festigkeit und Steifigkeit, Kriech- und Ermüdungsbeständigkeit für diese Art der Beanspruchung und dämpft darüber hinaus Geräusche und Schwingungen (Noise, Vibration and Harshness, NVH). Ein weiterer Vorteil ist die höhere Wärmeisolierung von Zytel®, die zu einer verminderten Alterung des sich anschließenden Motorlagerelements (Elastomer) beiträgt.  

DuPont verwendet die Software Digimat™ zur Simulation des mikromechanischen Verhaltens von glasfaserverstärkten Kunststoffen, um lokale Unterschiede der Materialeigenschaften präzise zu bestimmen und konstruktive Schwachstellen zu finden. Diese Technologie wurde auch bei der Entwicklung des Motorträgers für Daimler eingesetzt und deren Ergebnisse durch Tests an realen Bauteilen bestätigt. Der Träger aus Kunststoff kann die Metallausführung vollständig ersetzen, dämpft Schwingungen besser und hat positive Auswirkungen auf den Kraftstoffverbrauch, den Fahrkomfort und die Fahrsicherheit.

Dazu Patrick Cazuc, Global Automotive Manager bei DuPont Performance Polymers: „Die Computersimulation gehört heute zu unseren Kernkompetenzen in der Anwendungsentwicklung. Damit können wir konstruktive Lösungen vorab bewerten und so helfen, Entwicklungszeit und Kosten zu sparen.“Und Gernot Kurtzer, Engineering Manager bei Daimler, ergänzt: „Wir müssen uns auf die Ergebnisse der Computersimulation verlassen können, um Verzögerungen und Fehler während der Entwicklungs- und Testphasen unserer Motoren zu vermeiden. In unseren statischen und dynamischen Tests im Labor sowie auf der Straße verhielt der Motorträger sich nahezu exakt so wie in der Simulation vorausgesagt.“

ElringKlinger, ein weltweit führender Hersteller von Systemen und Komponenten für den Antriebsstrang, übernahm bei diesem in enger Zusammenarbeit mit Daimler und DuPont durchgeführten Projekt eine Reihe von Schlüsselaufgaben. Dazu gehörten die kunststoffgerechte Konstruktion dieses zuvor aus Metall hergestellten Teils, die Konstruktion eines optimal auf das Fließverhalten von Zytel® abgestimmten Werkzeugs, die Optimierung der Fertigung und Qualitätssicherung sowie die ersten Bauteiltests.

Dazu Klaus Bendl, Entwicklungsleiter bei ElringKlinger: „Zu den wichtigsten Vorteilen der Zusammenarbeit mit DuPont gehörte die ungewöhnliche Offenheit und Transparenz beim Austausch von Daten und Wissen zur Sicherung der bestmöglichen Ergebnisse. Wir konnten die in der Computersimulation bei DuPont generierten Daten zur Vorhersage des Werkzeugfüllverhaltens ebenso nutzen wie bei der Bauteilprüfung, die den von Daimler selbst durchgeführten Test vorausging. So konnten wir das Werkzeug fließtechnisch optimieren, verstärkende Metall-Inserts vorsehen, und die Zeit bis zur Herstellung von Prototypen verkürzen.“


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Bild/Quelle: DuPont

 

27.10.2015
BB