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DER KONSTRUKTEUR 5/2018

DER KONSTRUKTEUR 5/2018

WERKSTOFF- &

WERKSTOFF- & VERBINDUNGSTECHNIK PRÄZISION IN POLYAMID PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Präzise und sportlich schalten – mit Porsche- Feeling – dafür sorgen im Porsche Macan unter anderem auch die 14 Kunststoff-Teile für das Schaltgehäuse des Doppelkupplungsgetriebes. Manuell oder automatisch schalten? Geschwindigkeit oder Komfort? Wer ein Auto mit Doppelkupplungsgetriebe fährt, kann wählen. Möglich wird das durch die Aufteilung der Kraftübertragung in zwei Teilgetriebe, die über eine Doppelkupplung abwechselnd mit dem Motor verbunden werden. Der Kraftfluss verläuft dann immer über ein Teilgetriebe und eine Kupplung, während der nächste Gang im zweiten Teilgetriebe schon eingelegt ist. Beim Gangwechsel wird die eine Kupplung geöffnet, die andere gleichzeitig geschlossen. Das Ergebnis: ein Gangwechsel in Millisekunden ohne spürbare Zugkraftunterbrechung. SCHALTUNG AN DER SCHNITTSTELLE DER KUNSTSTOFFVERARBEITER VERFÜGT AUCH ÜBER DIE EXPERTISE ALS ENTWICKLUNGSPARTNER An der Schnittstelle zwischen Fahrer und einem solchen Getriebe kommt es auf Präzision und perfektes Feeling an – sonst teilt sich dem Fahrer die außerordentliche Geschwindigkeit des Gangwechsels nicht mit. Hier spielt die Schaltung eine zentrale Rolle. Jopp Automotive entwickelt und fertigt Schaltungen, die sich durch maximalen Bedienkomfort, exzellente Haptik, hohe Funktionssicherheit und ein edles Erscheinungsbild auszeichnen. Ein gutes Beispiel dafür gibt die Schaltung des optionalen Siebengang-Doppelkupplungsgetriebes im Porsche Macan. Hier liefert Jopp eine komplette Lösung vom Schaltstock bis zum Schaltzug, der in diesem Fall als „Shift-by-Cable“-System ausgeführt ist. Zum Lieferumfang gehören auch Elektronik- und Sensormodule sowie die Integration der Schaltung in die existierende Softwarearchitektur des Fahrzeugs. KUNSTSTOFF-KNOW-HOW IN FERTIGUNG UND ENTWICKLUNG Das reine Gehäuse der Schaltung besteht aus insgesamt 14 Komponenten und wird von der Weiss Kunststofftechnik GmbH & Co. KG gefertigt, die auch an der Optimierung der Basiskonstruktion beteiligt war. Weiss gilt als Spezialist für die Verarbeitung von anspruchsvollen Kunststoffen wie PA, POM und glasfaserverstärkten Compounds, die in der Automobilindustrie häufig in motornahen Anwendungen zum Einsatz kommen – z. B. als Kettenspanner. Aber auch für das Interieur von Fahrzeugen entwickelt und fertigt Weiss hochwertige Komponenten wie z. B. verstellbare Luftaustrittsdüsen, Mantelhaken, Säulenverkleidungen und Airbag-Abdeckungen. Bei der Schaltung des Porsche Macan galt es u. a. die Anforderung zu erfüllen, dass die Betätigungskräfte dauerhaft gleich bleiben und auch stark belastete Zonen wie z. B. die Führung des Schaltzugs eine lange Lebensdauer erreichen. Daraufhin wurde sowohl die Materialauswahl – es kommen diverse Polyamide wie PA6 und PA66, teils glasfaserverstärkt, und POM zum Einsatz – als auch das Detaildesign abgestimmt. Die Optimierung unter Gewichtsaspekten spielte ebenfalls eine wichtige Rolle, wie die Verrippung der großflächigeren Bauteile zeigt. Hier kamen Konstruktions- und Optimierungsverfahren wie FMEA und Füllsimulationen zur Anwendung, bei denen das Weiss- Engineering über umfassende Expertise verfügt. Weiss liefert die 14 Gehäusekomponenten, die mit sehr engen Toleranzen gefertigt werden, an das Jopp-Werk in Bad Neustadt, wo nicht nur Metallkomponenten eingelegt, sondern auch Sensoren und Steuerungen integriert werden. Auf die Endmontage der kompletten Schaltung mit Schaltstock und -zug folgt eine umfassende mechanische und elektrische End-of-Line-Prüfung. Das vollständige Schaltmodul wird dann im Porsche-Werk Leipzig verbaut. Bilder: Weiss Kunststoffverarbeitung www.weiss-kunststoff.de 20 DER KONSTRUKTEUR 5/2018

HOHLPROFIL-HYBRIDTECHNIK BIETET NEUE EINSATZMÖGLICHKEITEN Die Kunststoff-Metall-Hybridtechnik ist eine im strukturellen Leichtbau etablierte Konstruktionsmethode, die Lanxess entwickelt hat. Mit ihr werden seit Jahren zum Beispiel Frontends, Pedallagerböcke und Bremspedale gefertigt. Als Spritzgießkomponente findet dabei in der Regel glasfaserverstärktes Polyamid 6, als Metallkomponente Stahl- oder Aluminiumblech Verwendung. Nun ist es dem Hersteller gelungen, die Hybridtechnik auf den Einsatz von metallischen Hohlprofilen mit runden und eckigen Querschnitten auszuweiten. Im Vergleich zu Blechen sind Hohlprofile deutlich formstabiler und weisen höhere Torsionssteifigkeiten sowie -festigkeiten auf. Der Hersteller geht davon aus, dass mit dieser neuen Technologie künftig auch Bauteile wie Instrumententafelträger gefertigt werden können. Lanxess hat für die Hohlprofil-Hybridtechnik einen wirtschaftlichen und einstufigen Prozess entwickelt. Große Einsatzchancen hat die neue Variante der Hybridtechnik neben Instrumententafelträgern auch bei anderen Strukturbauteilen mit hohen Anforderungen an die mechanische Belastbarkeit. www.lanxess.com LEICHTES HOHLRAD, EXAKT AUSGELEGT Ein Lauramid-Hohlrad von Handtmann Elteka hat zum Sieg eines Studententeams der TU München beim Effizienzwettbewerb Educeco beigetragen. Das Konstruktionsteam Tufast Eco nutzte es beim Bau seines Konzeptfahrzeugs muc017, das beim Wettbewerb den ersten Platz belegte. Die Studenten entwickelten u. a. eine Felgenauslegung mit extrem leichtläufigen Lagern. Die Herausforderung war, das Getriebe in der neuen Geometrie an der Hinterachse zu integrieren. Die Lösung fanden die angehenden Ingenieure in dem Hohlrad mit innenliegender Verzahnung aus PA 12C Lauramid. Entscheidend für die Wahl dieses mit 368 mm Außendurchmesser relativ großen Bauteils war u. a. das Gewicht. Wichtig war aber auch die exakte Auslegung, für die der Hersteller eine Software entwickelt hat. Auf Basis dieses Programms werden die exakten Parameter für Bauteil und Guss des Polyamids festgelegt. In diesem Fall wurde für das Hohlrad ein Halbzeug gegossen und die Verzahnung nachträglich eingearbeitet. www.handtmann.de/kunststofftechnik GEWINDEEINSATZ FÜR PRÜFFÄHIGE 3D-DRUCK-PROTOTYPEN Einen Gewindeeinsatz für Prototypen, die im 3D-Druckverfahren hergestellt werden, bietet Haydon Kerk mit 3DP an. Dieser ermöglicht es, lineare Bewegungsprofile schnell und genau zu überprüfen. Prototypen aus dem 3D-Drucker sind in der Regel nicht zur Überprüfung von Bewegungsachsen geeignet. Der Grund dafür ist, dass die Materialien, die gewöhnlich für die additive Herstellung verfügbar sind, nicht die Gleiteigenschaften aufweisen, die für eine optimale Kraftübertragung nötig wären. Die neuen Muttereinsätze haben ein Innengewinde mit hocheffizientem Bewegungsgewinde und eine rechteckige Außenkontur, damit sie sich gut in Prototypen-Baugruppen integrieren lassen. Die Sechskantform und der Freistich ermöglichen die radiale und axiale Fixierung der Mutter in der Baugruppe unter Verwendung von Klebstoff. Der Hersteller fertigt auch kundenspezifische Muttern, die aus dem gleichen Material hergestellt werden wie die Serien-Einsätze. www.haydonkerk.de

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