Weltneuheit bei den Engel Mobility Days 2023

KTM-Motorräder sind die ersten Anwender. Die neue Tape-Sandwich-Technologie steht auch anderen Unternehmen der Mobilitätsbranche zur Verfügung.

Die Engel Mobility Days 2023, die zweitägige Konferenz des Kunststoffmaschinenherstellers in Linz, Österreich – unterstützt von KTM Technologies – standen dieses Jahr ganz im Zeichen des Wandels und der Nachhaltigkeit. Das ebenso interessante wie abwechslungsreiche Programm beinhaltete eine überraschende Weltpremiere: eine KTM-Motorrad-Sitzbasis, die im neu entwickelten Tape-Sandwich-Verfahren hergestellt wurde.

Entstanden als Gemeinschaftsprojekt von Engel Austria und dem österreichischen Motorrad-, Fahrrad- und Sportwagenhersteller KTM Technologies, vereint die neue Sitzbasis eine höhere Steifigkeit trotz kompakterem Teiledesign und geringerem Gewicht mit niedrigen Produktionskosten. Die Form sei vom belgischen Unternehmen Feronyl geliefert worden, sagte Hans Lochner, Leiter Material und Anwendungen bei KTM Technologies in Anif, Salzburg, auf einer Pressekonferenz im Rahmen der Mobility Days.

Der Bedarf an einer kompakter gestalteten Sitzbasis wurde durch den anhaltenden Elektrifizierungstrend ausgelöst, der nicht nur Fahrrad- und Motorrad-OEMs, sondern die gesamte Mobilitätsbranche betrifft.

„Wir bringen immer mehr elektronische Komponenten am Fahrzeug unter und benötigen dafür Platz“, sagte Lochner. Beim Fahrrad ist die Sitzfläche neben Pedalen und Lenker einer der wichtigsten Kontaktpunkte. „Es ist dem Motor am nächsten, also muss es gut sein“, erklärte er. Bisher wurden die Motorrad-Sitzflächen von KTM im Spritzgussverfahren aus thermoplastischen Materialien hergestellt. Die erforderliche Steifigkeit des Bauteils wurde durch geometrische Versteifung – beispielsweise durch den Einsatz von Rippen – erreicht. Dadurch hatte das Teil eine relativ hohe Dicke von bis zu 9 mm. Das Unternehmen war daran interessiert, die Möglichkeiten von Verbundwerkstoffen und Produktionsverfahren zu erkunden, um den benötigten Bauraum zu reduzieren und mehr Platz für die Elektronik zu schaffen. In Zusammenarbeit mit Engel, der seine Expertise in Leichtbau-Produktionstechnologien und Industrialisierung einbrachte, wurde die neue Tape-Sandwich-Technologie entwickelt. Die Tape-Sandwich-Technologie stellt hinsichtlich Kosten und Energie eine effiziente Alternative zum herkömmlichen Spritzgussverfahren dar; Es bietet die gleiche Steifigkeit bei deutlich geringerem Bauraumbedarf. Mit dieser Technologie konnte das Gewicht des Teils um satte 26 % reduziert werden.

Franz Füreder

Auf der Pressekonferenz erläuterte Franz Füreder, Vice President Automotive & Mobility am Engel-Hauptsitz in Schwertberg, Österreich, die Tape-Sandwich-Technologie: „Wir arbeiten mit sehr dünnen, einlagigen Verstärkungsmaterialien wie Tapes und Geweben mit Polypropylen-Matrix.“ , die ohne Vorwärmen in beide Kavitätenhälften des Spritzgießwerkzeugs eingelegt werden, bevor die Kavität mit Polypropylen gefüllt wird. Aufgrund der spezifischen mechanischen Eigenschaften der Sandwichstruktur können wir bereits mit einem einlagigen UD-Tape die für Motorradsitzbasen geforderte Steifigkeit erreichen. Das bedeutet, dass das Tape-Sandwich-Verfahren deutlich weniger Energie und eine einfachere Produktionszellentechnologie erfordert als herkömmliche Verfahren zur Verarbeitung von Faserverbundkunststoffen. Gleichzeitig sinken die Produktionskosten.“

Hans Lochner fügte hinzu, dass nicht nur die mit der Engel-Technologie erzielte Verbindung ausgezeichnet sei, sondern auch weniger thermoplastisches Material benötigt werde, was den CO2-Fußabdruck des Teils verringere, und dass nur ein Minimum an Glasfasern verwendet werde. Der Platzbedarf für die Installation wurde um 66 % reduziert.

„Die neue Sandwichstruktur […] bietet maximale Steifigkeit bei gleichzeitiger Minimierung der Anzahl der benötigten Fasern“, bemerkte er. Die Sandwich-Struktur ermöglicht auch den Einsatz von Standard-Thermoplasten, auch wenn das Bauteil hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt ist, da die Bauteilleistung nun durch die Bandstruktur bestimmt wird. Dies wirkt sich auch positiv auf die Kosten aus.

Nachhaltigkeit fördern Die Partner testeten verschiedene Spritzgussmaterialien, um das Treibhauspotenzial der verschiedenen Materialkombinationen abzuschätzen. Fossilbasiertes PP wurde mit biobasierten und recycelten PP-Typen verglichen, mit bemerkenswerten Ergebnissen. Im Vergleich zur Serienversion – einem Sitz, der vollständig aus fossilem PP besteht – führte die Tape-Sandwich-Technologie, ebenfalls unter Verwendung von fossilbasiertem PP, zu einer GWP-Reduktion von 27 % – eine Reduzierung, die allein durch die Reduzierung des Materialeinsatzes erreicht wurde. Bei Verwendung von Polypropylen aus erneuerbaren Quellen war der GWP-Wert um 85 % niedriger. Das Gewicht des Bauteilgewichts konnte jeweils um 26 % reduziert werden. Laut Lochner ist die Einbindung von recyceltem Material ohne Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften durchaus machbar. „Unser Ziel ist es, nachhaltige Materialien mit cleverem Design auf den Markt zu bringen“, sagte er. In Kombination mit Bändern aus einer PP-Matrix können Teile entstehen, die am Ende ihrer Lebensdauer recycelt werden können. „Mit dieser Neuentwicklung eröffnen wir eine erschwingliche und nachhaltige Lösung für die Mobilität der Zukunft“, fügte Füreder hinzu. Die Partner planen, die Technologie für den Einsatz bei anderen Teilen der KTM-Motorradfamilie einzuführen. Darüber hinaus erkennen die Unternehmen das Potenzial von Die Technologie für viele weitere Leichtbauanwendungen in den unterschiedlichsten Mobilitätsdisziplinen: Die beiden Entwicklungspartner bieten das Tape-Sandwich-Verfahren gemeinsam an und entwickeln maßgeschneiderte Lösungen für den jeweiligen Anwendungsfall.

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