Kfz-Vollkunststoff Montag, 16.11.2015

Ziel des Polimotor-2-Projekts ist die Entwicklung eines 4-Zylinder-Vollkunststoffmotors mit doppelter obenliegender Nockenwelle, der mit einem Gewicht zwischen 63 und 67 kg etwa 41 kg weniger wiegt als ein vergleichbarer heutiger Serienmotor. Für die Fertigung der Nockenwellenräder wurde Torlon® 7130 Polyamidimid (PAI), ein Ultra-Hochleistungsmaterial mit 30% Carbonfaserverstärkung von Solvay Specialty Polymers, Alpharette, Georgia (USA), gewählt. Nockenwellenräder werden konventionell aus Sinterstahl oder Aluminium und gelegentlich auch aus phenolischen Duroplasten hergestellt.

Im Polimotor 2 kommen zwei Nockenwellenräder mit 102 mm Durchmesser sowie ein weiteres 51-mm-Zahnrad im Ventiltriebsystem zum Einsatz.  Obwohl die Nockenwellen-räder laufend hohen Drehmomenten, extremen Temperaturen und Vibrationen sowie Schmutz, Kfz-Medien und Streusalz ausgesetzt sind, müssen sie eine präzise kontrollierte Nockensteuerung sicherstellen, um die optimale Motorleistung aufrecht zu erhalten.

Das Polyamidimid Torlon PAI® liefert hohe Festigkeit, Steifigkeit und Ermüdungsbeständigkeit bis 275 °C.   Die Werte für die spezifische Festigkeit von 1,4x105 J/kg und die spezifische Steifigkeit von 6x107 J/kg sind sogar höher als die von Edelstahl. In der Praxis bedeutet dies, dass das aus Torlon® 7130 PAI gefertigte Nockenwellenrad des Polimotor 2 gegenüber einer 1,1 kg schweren Edelstahlkonstruktion mit vergleichbaren mechanischen Eigenschaften eine Gewichtsersparnis von 75 % bewirkt. Torlon® 7130 PAI ist nicht wärmeleitend, was längere Riemenstandzeiten erschließt. Hinzu kommen eine hohe Ermüdungsbeständigkeit und eine gute Verschleißfestigkeit des bei erhöhten Drücken und Geschwindigkeiten, was zur Geräusch- und Vibrationsdämpfung beiträgt. Das Polymer bietet außerdem umfassende Chemikalienbeständigkeit gegen typische Kfz-Medien. 
 
Bild: Solvay Specialty Polymers - Nockenwellenrad für das „Polimotor 2“-Projekt aus Torlon® Polyamidimid (PAI) substituiert die herkömmliche Metallkonstruktion. 

 
16.11.2015
KK