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Leichtbau in der Automobilindustrie – Funktionen und Besonderheiten gewebter Carbonfasern
Flache Bändchen und Heavy Tow Garne
Besondere Bedeutung haben Composites im Automobilsektor, wenn es um Bauteile mit hohen mechanischen Belastungen geht. Diese sogenannten Strukturbauteile sind speziell auf Eigenschaften wie hohe Zug- und Druckfestigkeit und Steifigkeit bei geringer Dichte angewiesen, wie sie nur Carbonfasern bieten.
Die Verarbeitung von Kohlenstofffilamentgarnen (Carbonfasern) zu Geweben bedarf einer besonders schonenden Fadenführung, um die Filamente nicht während dem Webprozess zu beschädigen. Die Garne sind in Querrichtung, ohne in ein Harz eingebettet zu sein, sehr empfindlich.
Um die mechanischen Eigenschaften der relativ teuren Kohlenstofffilamentgarne in das Textil bzw. den späteren Faserverbundkunststoff optimal einzubringen, müssen die Garne zudem als möglichst flache „Bändchen" ohne Drehung geführt und eingetragen werden. In vielen Fällen werden die Kohlenstofffilamentgarne in einem, dem Weben vorgeschaltenen, Prozess aufgespreizt. Auf diese Weise entstehen besonders flache, möglichst gestreckte Bändchen, die nur noch entfernt an ein Garn erinnern. In anderen Fällen werden besonders grobe Kohlenstofffilamentgarne (Heavy Tow Garne) verwendet, die ein gutes Preis-Leistungsverhältnis bieten. Auch bei diesen Garnen ist es notwendig, den Kettfaden möglichst gestreckt und flach im Webprozess zu verarbeiten.
Carbonfasern in Strukturbauteilen, z.B.: 1)im Rahmen 2)in Unterbodenverstärkungen 3)im Heck 4)am Dach 5)an der Motorhaube
Grünes Licht dank TWINtec Weblitzen
TWINtec Weblitzen sind reibungsmindernd und erlauben minimale Abstände zwischen den Faserbändern.
Zur optimalen Verarbeitung solcher Garne im Kettfadensystem hat Groz-Beckert TWINtec Weblitzen entwickelt. Sie sind prädestiniert für die Verarbeitung von Kohlenstofffilamentgarnen und anderen bändchenförmigen Materialien. TWINtec Weblitzen führen die bandförmigen Kettfäden über zwei feststehende Zylinder, die bei der Schaftbewegung dafür sorgen, dass die flache, bändchenartige Form der Kohlenstofffilamentgarne bestehen bleibt. Die Geometrie der Litzen kann abhängig vom zu verarbeitenden Garn gewählt werden und sorgt so für eine optimale Qualität der Gewebe.
Carbongewebe für den Automobilsektor
Weniger Gewicht als zeitloser Trend
Von der Technologie hin zu greifbaren Anwendungen: So wird BMW sein neues elektrobetriebenes Kompaktmodell i3 – mit Strukturbauteilen aus Carbonfasern – bereits 2013 in Serie bringen. Ferner kommen Composite-Bauteile bei BMW aktuell zum Beispiel im Dach des M3 zum Einsatz. In Zukunft wird der Anteil von Composites im Automobil noch weiter zunehmen. Die industrielle Serienreife naht. Dies zeigen unter anderem beeindruckende Studien wie der BMW 328 Hommage. Die Studie lässt das Leichtbau-Konzept des legendären BMW 328 Roadster, der vor 75 Jahren eingeführt wurde, wieder aufleben. Während 1936 Aluminium und Magnesium als Leichtbau-Materialien verwendet wurden, sind es heute Kohlerfaserverbundwerkstoffe. Das innovative Material zeigt sich in dunkler Optik sowohl in der Außenhaut als auch im Interieur. Zudem arbeiten auch die beiden anderen deutschen Premium-Hersteller Mercedes-Benz und Audi daran, CFK-Lösungen in Serienproduktionsprozesse zu integrieren. Es lässt sich feststellen, dass das Thema Leichtbau die Elektromobilität als automobilen Megatrend einholt.
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