Röchling Automotive erreicht mit Polypropylen (PP)-Saugrohren neue Benchmarks bei Kosten, Gewicht und Akustik. Die 3 Kriterien verbessern sich aufgrund der geringen Dichte von Polypropylen im Vergleich zu Polyamid (PA), dem bisher gebräuchlichsten Material für Saugrohre. Gleichzeitig ist die Belastbarkeit ausreichend. Referenzen sind in Brasilien und Europa der 1-Liter-Dreizylinder- und in China der 1,6 Liter-Vierzylinder-Benziner von VW.

„Das PP-Saugrohr ist das erste und bisher einzige seiner Art in China und Brasilien. In Europa handelt es sich um die erste Dreizylinderanwendung. Diese ist akustisch besonders anspruchsvoll“, erklärt Marco Barbolini, Produktmanager für die Luftansaugstrecke bei Röchling Automotive. „Das sind insgesamt die ersten Saugrohranwendungen mit Polypropylen bei Röchling. Zur Substitution von Polyamid gab es einige Herausforderungen zu bewältigen. Dafür wurden wir mit einer verbesserten Akustik belohnt.“

Herstellung von PP weniger energieintensiv

Weniger Verarbeitungsschritte sowie die geringere Schmelzetemperatur und Dichte ermöglichen den Kostenvorteil von 15 % gegenüber PA. Außerdem ist PP weltweit gut verfügbar. „Wir haben in jedem der Zielmärkte einen PP-Lieferanten vor Ort gefunden“, freut sich Barbolini. Da PP nicht getrocknet werden muss und die Werkzeug- und Schmelzetemperaturen geringer sind, ist die Herstellung der Bauteile weniger energieintensiv. Dies verbessert nicht zuletzt die CO₂-Bilanz.

Trotz der niedrigeren Verarbeitungstemperatur erreicht der Anbieter mit PP jetzt fast die gleiche Dauereinsatztemperatur von 120 °C wie mit PA. Dazu bedarf es allerdings einer besonderen Wärmestabilisierung, vor allem wegen der kritischen Heißluftbeständigkeit. „Hier liegt unser spezielles Knowhow“, verrät Barbolini. Bei Raumtemperatur und tiefen Temperaturen haben PP und PA hingegen die gleiche Steifigkeit.

Der Gewichtsvorteil von 15 % gegenüber PA bringt keine Nachteile bei Zugfestigkeit und Bruchdehnung mit sich. Die wichtigsten mechanischen Eigenschaften sind für die Anforderung ausreichend, selbst wenn sie nicht immer denen von Polyamid ebenbürtig sind. Auch hinsichtlich der chemischen Beständigkeit ist Polypropylen stabil. Bei Ethanol ist es im Vergleich zu Polyamid sogar überlegen. Das gilt ebenso hinsichtlich der Feuchteaufnahme.

Die Schallabstrahlung verbessert sich gegenüber PA ebenfalls aufgrund der geringeren Dichte – laut VW „mess- und hörbar“. Besonders bei höheren Drehzahlen und Frequenzen. Hier geht der Schalldruck um 10 bis 15 dB zurück. Dieser überlegene Akustikkomfort war letztendlich auch der Grund für die Substitution von PA durch PP. Die Geometrie des Saugrohrs musste dazu nur marginal angepasst werden, um die Festigkeitswerte für das neue Material auszugleichen.

Besondere Berücksichtigung beim Sound Design: Luftfilterkasten

Röchling hat die komplette Anpassungsentwicklung durchgeführt und in das Sound Design die gesamte Ansaugstrecke unter besonderer Berücksichtigung des Luftfilterkastens einbezogen. Dabei konnten die akustischen Auswirkungen verschiedener Ausprägungen von Befestigungspunkten, Entkopplungselementen, Luftftiltergehäusedeckel und -boden, Saugrohrplenum und Drosselklappenflansch simuliert werden. Die Übereinstimmung zwischen Berechnung und Messung war zufriedenstellend. Geometrie, Material, Dichte und Abdichtung des Filters selbst wirken sich ebenfalls auf die Akustik aus. Dabei kam es den Akustikern zugute, dass auch der Luftfilter mit seiner dämpfenden Wirkung aus der hauseigenen Entwicklung und Fertigung stammt. So konnte die Akustik des kompletten Moduls aus Saugrohr und Luftfilterkasten als System optimiert werden.