{{{sourceTextContent.title}}}

Bio-Zusammensetzungen brechen in strukturelle Automobilanwendungen

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Einer Bio-ansässigen Firma, Polyamidzusammensetzung kommt mit einem einzigartigen Eigentumsprofil, das möglicherweise ihr hilft, eine Nische in den Automobilanwendungen zu schnitzen

{{{sourceTextContent.description}}}

Bio-ansässige Harzsysteme sind nicht zur Zusammensetzungsherstellung neu. Tatsächlich sind Biomaterialien als Viehbestände in einigen Harzsystemen für mehr als ein Jahrzehnt, beginnend mit dem Sojaöl und Maisäthanol benutzt worden, die in ungesättigtem Polyester und im Weiterkommen bis zu Zuckerrohr, den Lignin-, Pflanzenölen, den Glycerinen und anderer Anlage-ansässiger Biomasse benutzt werden. Solche Materialien sind hauptsächlich als grünere Alternativen zu den traditionellen hyrdrocarbon-ansässigen Harzen vermarktet worden, entworfen, um den Kohlenstoffabdruck des Endprodukts zu verringern, in dem sie benutzt werden. Jedoch trotz ihrer breiten Verfügbarkeit, haben Bio-ansässige Harze gekämpft, um ihre Erdöl-ansässigen Vorgänger zu verlegen. Das beginnt zu ändern, jedoch und Beweis von diesem kann im Automobilzusammensetzungsmarkt gefunden werden.

Dieses ist, wo DSM-Technik-Plastik (Geleen, die Niederlande) mit seinem EcoPaXX PA 410 sich findet, ein Bio-ansässiges Polyamid, das als Kohlenstoffneutrale person bestätigt worden ist, Dank in der Hauptleitung seines Seins 70%, das von der Rizinusölbohnenanlage abgeleitet wird. Dieses Harz ist in einigem Glas - Faser - und in den Faser-gefüllten Versionen des Kohlenstoffs sowie in einer Linie von Bändern (UD) in einer Richtung verfügbar, die auf Automobilteile ausgerichtet werden. Die Automobilumwelt ist ein guter Sitz mit des Hochtemperaturder stabilität Polymers, das erhöhte hydrophobicity, das mit anderen Polyamiden verglichen werden, und das überlegene Öl und die Chemikalienbeständigkeit.

Eine der ersten kommerziellen Anwendungen von EcoPaXX, eine Kurbelwellenabdeckung auf Volkwagens MDB-4 TDI Dieselmotoren, die in einer Vielzahl von den Automodellen gemacht wurden von VW, Audi und andere benutzt wurden, gewann eine Gesellschaft 2014 Innovations-des Preises der Plastikingenieur-(SPE) in der Antriebskategorie und ersetzte eine druckgegossene Aluminiumabdeckung durch Einsparungen eines resultierende Gewichts von 40% und Kosteneinsparungen eines Gesamterzeugungssystems von 25%. Das Teil, hergestellt durch GmbH KACO (Kirchardt, Deutschland), enthält eine 50% gehackte Glasfaser, Spritzengrad von EcoPaXX-Einsatz formte über einer Plasma-aktivierten, dynamischen PTFE-Dichtung, mit einer feststehenden Dichtung des flüssigen Silikonkautschuks. KACO entwickelte den patentierten PTFE-Robbenprozeß, der gesagt wird, um Reibung zu verringern und Motorwirkungsgrad zu verbessern.

Die Kurbelwellenabdeckung ist ungefähr 200 Millimeter lang durch 120-140 Millimeter weit durch 2-4 Millimeter stark. In Kraft, wird der Innenraum des Teils völlig im Öl untergetaucht. Ronald Ligthart, globaler technischer Produktmanager DSMS, Stanyl und EcoPaXX, sagt für diese Anwendung, konkurriert das Polymer 410 mit Polyamid 46 und 66 sowie polyphthalamide (PPA). Er merkt dass, während das Molekül EcoPaXX 410 ähnliche mechanische Eigenschaften zu PA 66 zur Verfügung stellt und PA 46 (das Polymer, das Stanyl-Linie DSMS von den Harzen enthält), es ist die Kombination der Monomere 4 (Diaminobutan 1-4) mit der Monomere 10 (Sebacinsäure), die die erhöhte Chemikalien-, Öl- und Wasserbeständigkeit zuteilt, die mit diesen anderen materiellen Wahlen verglichen wird.

„Die aliphatische, hydrophobe Beschaffenheit der Monomere 10 tritt als ein Gegengewicht zu den hydrophilen Eigenschaften von PA 46 auf und 66, das für ein Teil wie die Kurbelwellenabdeckung kritisch ist, da es bessere Masshaltigkeit in der hohen Hitze und in der Feuchtigkeit liefert, die unter der Haube gefunden werden,“ sagt Ligthart. Wenn Kunden verbesserter Masshaltigkeit und/oder verbesserter Hydrolyse/nach Chemikalienbeständigkeit gegen PA 66 in diesen Bedingungen suchen, sagt er, dass EcoPaXX verbessert, Ersatz des unangekündigten Besuchs für Formen PAs 66 ist.

Die Molekülstruktur von EcoPaXX versieht auch den Glas-gefüllten Spritzengrad, formal QHG10, mit Temperaturbeständigkeit der niedrigen Viskosität und — Eigenschaften, die gesagt werden, um sie einfach zu machen zu formen. „Das Verarbeitungsfenster von PA 66 ist, gewöhnlich zu einer Strecke 20-30°C sehr eingeschränkt; jedoch mit EcoPaXX, als Folge der Monomere 10, ist das Verarbeitungsfenster, im Bereich von 250-350°C, das dem Gießer viel Flexibilität gibt, den Fluss während der Verarbeitung einzustellen,“ berichtet über Ligthart wirklich breit.

UD-Bänder visieren das Automobillightweighting an

Schauend zur Zukunft, plant DSM Installation im Jahre 2019 einer Fertigungsstraße für Rollen 1m-wide des ununterbrochenen Glases - Faser - und Kohlenstoff der faserverstärkten EcoPaXX-Bänder, sowie machten Bänder von seinen anderen Polyamidharzen, wie Stanyl. Die EcoPaXX-Bänder wurden zuerst von 2012 bis 2016 als Teil Konsortium Projektträger durch die Europäische Gemeinschaft, ENLIGHT entwickelt und enthielten Automobilsoems und Lieferanten. Das Ziel war, Entwicklung von neuen leichten Materialien und von Prozessen für Automobilherstellung zu beschleunigen.

DSM, der einzige Materiallieferant im Projekt, formulierte EcoPaXX-Bänder, im Teil, als Antwort zum kurzfristigen Ziel des Projektes, damit kosteneffektive, Bio-ansässige Thermoplastikee Gewicht und die Kohlenstoffauswirkung für Anwendung im Medium auf Großserienelektro-mobil-Produktion bis 2020-2025, für spezifische Autosubsysteme, einschließlich den Subframe und die Suspendierung, vordere Modul- und Querautotürstrahlen und -einschließungen verringern.

Raj Mathur, DSM globaler r- u. t-Manager, moderne Thermoplastikezusammensetzungen, berichtet, dass die materiellen und mechanischen Eigenschaften der Bänder zuerst durch Standardlaborversuche gekennzeichnet wurden. Die materiellen Daten wurden dann als Input für Finit-Element-Methoden-Simulationen verwendet — zum Beispiel Seitenpfostencrashtests von Türplatten. In der Endphase des Projektes, zeigten DSM und Partner lebensfähige Produktionstechniken, indem sie das UD-Band in Nichtfalzgewebe spannen und dann die Türplattenabschnitte und andere Demonstrantthermoforming und sich anschlossen, Teile, in abschließende Form.

Z.Z. bietet DSM Grade des Glases - Faser an - und Kohlenstoff produzierte faserverstärktes Band EcoPaXX UD auf einer Versuchsfertigungsstraße in den Rollen 600 Millimeter breit und bis 300m lang, gewöhnlich 0,20 bis 0,30 Millimeter dick, mit einem Faserinhalt von 50-60%. Mathur sagt, dass Kunden gewöhnlich das Band zu den Breiten (+/- 0,1 Millimeter) passend für die Anwendung aufschlitzten. In Verbindung mit dem ENLIGHT-Projekt hat DSM und bestätigt geprüft, dass die Bänder mit einer Handvoll Herstellungsverfahren, einschließlich Bandwicklung, Metall-zusammengesetzte hybride Herstellung kompatibel sind und automatisierter Band Layup (ATL) mit dem Thermoforming und Einspritzung overmolding kombinierte. Der letzte Prozess wurde heraus in einem Demonstrantteil nachgewiesen, das mit den Geometrie produziert wurde, die gewöhnlich in den Automobilteilen wie Maschine und Batteriedeckeln gefunden wurden. Um das Teil herzustellen, zuerst legt eine ATL-Maschine, die mit einem Roboterarm ausgerüstet werden und schleppende Rolle ein Laminat bis 4 Millimeter stark nieder. Dieses Laminat ist dann zur abschließenden Form in einem Prozess warmgeformt, der, das Stempeln zu asphaltieren ähnlich ist. Schließlich wird das Teil in einem Werkzeug geregelt und Einspritzung overmolded, um Eigenschaften dem Teil, wie Rippen und Chefs hinzuzufügen.

Ein des mehr Versprechens, langfristige kommerzielle Anwendungen hat eine Zusammenarbeit zwischen Maxions-Rädern (Konigswinter, Deutschland) und DSM in der Entwicklung der Metallkreuzung-MaxFiber-Stahlfelge zur Folge. Eins der Ziele mit dem Rad war, die ursprüngliche Stahlfelgekanten-Abschnittstärke auf 1 Millimeter zu verringern (von 2 Millimeter) und kompensierte, indem es die Kante mit Glas 60% - Faser - füllte Band UD EcoPaXX in drei Standorten einwickelte: die Mittel„Nut,“ nannte den Tropfen gut, und zwei Seitennuten, eine auf dem links und das recht, bezeichneten als die Perle gut (sehen Foto). Die Bandwunde im Rückgang ist gut zweimal so breit wie die Bandwunde in der zwei Perle Wells. Das EccoPaXX-Harz wurde mit leitfähigen Zusätzen formuliert, um Laser-Energie während des Wickelns und des Kurierens zu absorbieren. Der verringerte Stahlgebrauch und die folgende Wicklung mit Glas - Faser - verstärktes Band ergaben ungefähr 2 Kilogramm Gewichtseinsparungen pro Standard 16-Zoll-Personenkraftwagenrad und ungefähr 6 Kilogramm Gewichtseinsparungen pro Standard-LKW-Rad.

Der kritische Festpunkt für Erfolg des Projektes, berichtet Mathur, führte das SAE J328 Radialermüdungs-Test, der eine Rad-/Reifenversammlung im Normalbetrieb simuliert, wie er mit einer Standardfahrzeugbeladung wurde. Während des Tests im Laufe der Zeit wird die Last multipliziert und so simuliert den Lebenszyklus eines Rades in einer verhältnismäßig kurzen Zeit. Während es einige ladende Tests gibt, die erfordert werden, ein neues Rad zu validieren, ist das J328 der Test, der direkt das Rad im verstärkten Bereich beeinflußt. Mathur sagt, die Testergebnisse darstellten, dass das Bandwundrad eine verbesserte Stärke und eine Ermüdungsfestigkeit von ungefähr 30% hatte, mit Standardstahlfelge eine Steuerung der gleichen Maße und Stärke verglichen und die Möglichkeit der Validierung des Radentwurfs für vollen Gewerbebetrieb prüfte.

Während die Prüfung auf dem MaxFiber-Rad läuft, sagt Mathur, dass der Wertvorschlag des Rades für Handels-LKWs eher als Personenkraftwagen, da LKWs schwereres haben, und mehr, Räder besser ist. Mit einem Durchschnitt von sechs Rädern pro LKW, an einem minimalen 6 Kilogramm Gewichtseinsparungen pro Rad, fügen die Gesamtgewichtseinsparungen von 36 Kilogramm „oben einer genug hohen Anzahl hinzu, um die Aufmerksamkeit von Handels-LKW-Betreibern zu erregen,“ sagt Mathur.

Die Entwicklungsarbeit über die hybriden Metall-zusammengesetzten Räder deckte ein anderes anziehendes Attribut der EcoPaXX-Bänder auf: Wenn sie in ein Laminat konsolidiert werden, haben die Bänder eine höhere interlaminare Scherfestigkeit, als viel anderes typisches Glas - Faser - die thermoplastischen und thermoset Laminate, Berichte Mathur füllte. „Im allgemeinen verglichen mit Zusammensetzungen, die interlaminares Scherwerte gewöhnlich im Bereich von MPA 50-60 haben, ist- EcoPaXX MPA 80-90. Dies heißt, dass ein Hersteller oder ein Designer weniger Material benutzen können, um Teile mit den erforderlichen strukturellen Eigenschaften zu machen.“

Wie mit zusammengesetzten Bandprodukten im allgemeinen, hat das EcoPaXX-Band einen inhärenten Kostenvorteil, der mit den Teilen verglichen wird, die in einem Autoklav kuriert werden. Mathur sagt den, um die Handelsentwicklungsfähigkeit von EcoPaXX sicherzustellen, und die Linie der Firma von thermoplastischen zusammengesetzten Bändern im allgemeinen, DSM arbeitet mit Ausrüstern, um Herstellungskosten zu verringern, Durchsatz zu maximieren und Zykluszeiten zu verringern. Schließlich möchte DSM Zykluszeiten näher an 1 Minute sehen, die das Material und den Prozess auf einer Ebene mit Automobilindustriestandards setzen würde.