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Sonntag, Oktober 22, 2017
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Aus den Specials

  • Dach- und Fassadenelemente mit integrierten optoelektronischen Bauelementen

    fraunhofer0317 Das vom BMWI geförderte Verbundprojekt „Flex-G“ unter der Forschungsinitiative „ Energiewende Bauen “ ist kürzlich gestartet. Ziel des Vorhabens ist die Erforschung von Technologien zur Herstellung von transluzenten und transparenten Dach- und Fassadenelementen mit integrierten optoelektronischen Bauelementen. Im Fokus stehen dabei ein schaltbarer Gesamtenergiedurchlassgrad (g-Wert) und die Integration flexibler Solarzellen. Weiterlesen
  • Toolcraft unterstützt Hyperloop 2.0 Projekt der Warr e.V. an der TU München

    toolkraft0317 Die Idee des „Hyperloops“ stammt von Elon Musk, der nicht nur Paypal verwirklicht, sondern auch namhafte Firmen wie Tesla oder SpaceX gegründet hat. Jetzt geht der Traum vom schnellen Reisen in die nächste Runde: Dabei sollen Menschen in einer Kapsel mit Schallgeschwindigkeit (1200 km/h) in einer Vakuumröhre an ihr Ziel Weiterlesen
  • Würth Elektronik und Fela forschen gemeinsam an neuer Technologie

    wuerth0317 Trotz der der positiven Umsatzzuwächse innerhalb der Leiterplattenbranche ist davon auszugehen, dass die Konsolidierung noch nicht abgeschlossen ist. Leiterplattenhersteller müssen sich dem enormen Preisdruck asiatischer Hersteller, den steigenden Herstellungskosten in Europa und dem angespannten globalen Wettbewerbsumfeld stellen. Seit Anfang des Jahres vereint daher Würth Elektronik und Fela eine Entwicklungskooperation zur Weiterlesen
  • Dünnringlager in künstlichem Kniegelenk und E-Bike mit Automatikgetriebe

    rodriguez0217 Dünnringlager von Rodriguez erreichen trotz Miniaturisierung eine vergleichbare Leistungsfähigkeit und Lebensdauer wie normale Wälzlager. So lässt sich mit ihnen die Getriebeeinheit im Kniegelenk eines Exoskelettes ohne komplizierte und platzraubende Hilfskonstruktionen lagern. Zudem kommen sie in einem Fahrrad mit Automatikgetriebe zum Einsatz. Weiterlesen
  • Positronen als neues Werkzeug für die Forschung an Lithiumionen-Batterien

    TUM0117 Forschungsbericht

    Akkus, deren Kathode aus einer Mischung aus Nickel, Mangan, Kobalt und Lithium besteht, gelten derzeit als die leistungsfähigsten. Doch auch sie haben eine begrenzte Lebensdauer. Schon beim ersten Zyklus verlieren sie bis zu 10 % ihrer Kapazität. Woran das liegt und was gegen den darauffolgenden schleichenden Kapazitätsverlust unternommen werden kann, Weiterlesen

  • Stuttgarter Forscher stellen extrem leistungsfähiges Linsensystem her

    nanoscribe0117 Forschungsbericht

    Adleraugen sind extrem scharf und sehen sowohl nach vorne, als auch zur Seite gut – Eigenschaften, die man auch beim autonomen Fahren gerne hätte. Physiker der Universität Stuttgart haben nun im 3D-Druck Sensoren hergestellt, die das Adlerauge auf kleiner Fläche nachbilden und das mit neuester 3D-Druck-Technologie von Nanoscribe realisieren.

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  • Prüfsystem für zukunftsweisende Composites-Forschung

    zwick10416 Im vergangenen Jahrzehnt hat sich die Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung (SLK) der TU Chemnitz zu einer der führenden Forschungseinrichtungen auf dem Gebiet des Leichtbaus entwickelt. Um den steigenden Prüfbedarf in immer neuen Anwendungsfeldern für Composites-Materialien decken zu können, hat sich die Professur SLK für ein fortschrittliches Prüfsystem von Zwick Roell Weiterlesen
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BASF03141Titelstory

Fakuma Halle B4, Stand 4306

Für mehrere Bauteile im BMW i3 liefert BASF vielseitige Kunststoffe und hat mit umfangreichem Konstruktions-Know-how zur Entwicklung der Bauteile beigetragen. Dazu gehören vor allem die Rückenlehnen der Frontsitze, maßgebliche Verstärkungsteile in der Karbonfaserkarosserie, die Rücksitzschale und eine strukturversteifende Dachrahmenverstärkung.


„Durch die Zusammenführung unserer gesamten Kunststoff-Kompetenz im Bereich Performance Materials können wir innovativen Kunden wie der BMW Group und ihren Zulieferern weltweit maßgeschneiderte Verbundlösungen anbieten und sie gleichzeitig bei der Konstruktion der Bauteile unterstützen“, sagt Raimar Jahn, Leiter des Unternehmensbereichs Performance Materials der BASF. „Mit dem BMW i3 ist die BMW Group einen wegweisenden Schritt in die automobile Zukunft gegangen, bei dem intelligente Lösungen von BASF einen wichtigen Beitrag leisten.“

Sitzlehne aus Polyamid

BASF03142Die Rückenlehne des Fahrer- und Beifahrersitzes ist das erste spritzgegossene und unlackierte Sitzstrukturbauteil aus Polyamid, das eine sichtbare Oberfläche hat und im Innenraum verwendet wird. Bei dem ca. 2 kg leichten Hybridbauteil ist das gesamte Know-how des BASF-Sitzkompetenzteams eingeflossen. Die Lehne, in die viele Funktionen integriert sind, besteht aus einem besonders UV-stabilen Polyamid 6-Compound, das speziell für solche Anwendungen entwickelt wurde (Ultramid B3ZG8 UV). Dieser Werkstoff sorgt nicht nur für ausreichende Steifigkeit sondern bringt auch genug Dehnung und Zähigkeit mit, so dass die mechanischen Anforderungen erfüllt werden, und zwar im Temperaturbereich zwischen -30° bis +80 °C.

Ihre finale, komplexe und vor allem sehr schlanke Gestalt erhielt die Rückenlehne nur durch den frühen Einsatz des universellen Simulationsinstruments Ultrasim des Kunststoffspezialisten. Aufgrund der exakten numerischen Abbildung der verwendeten Materialien für Lehne, Entriegelungshebel und Gurtführung stimmte das in der Crashsimulation errechnete Verhalten sehr präzise mit den späteren Tests überein. Dadurch konnte bereits in frühen Phasen am Computer optimiert werden, so dass Änderungen in der späteren Bauteilentwicklung entfielen. Mit ihrer Simulationsmethode Ultrasim begleitete die BASF alle gesetzlich erforderlichen Nachweise bei unterschiedlichen Sitzpositionen, Temperaturen und Lastfällen.

Darüber hinaus ist die spezielle Ultramid-Type besonders emissionsarm. Aufgrund ihrer sehr hohen Kratzfestigkeit und außergewöhnlichen Oberflächenqualität wird die Sitzstruktur sichtbar verwendet und zum wichtigen Bestandteil des Designs. Beim Entriegelungshebel des Sitzes hingegen kommt es darauf an, dass der Werkstoff beim Crash nicht versagt. Hier wurde deshalb eine spezielle langglasfaserverstärkte Ultramid-Type verwendet: Ultramid Structure B3WG8 LF.

Karosserie-Strukturteile aus PBT

Die Karbon-Karosserie des BMW i3 enthält zwischen der äußeren und inneren Schale Strukturbauteile aus Polybutylenterephthalat (PBT). Das größte und erste seiner Art ist ein so genanntes Integralbauteil. Es befindet sich im hinteren Seitenbereich zwischen den Karbonfaser-Karosserieschalen und dient neben seiner Funktion, im Crashfall Last abzutragen, auch dazu, die beiden Karosserieschalen auf Abstand zu halten. Außerdem trägt es zur Steifigkeit der Karosseriestruktur bei und stellt die hintere Öffnung für das Seitenfenster dar. Der PBT-Werkstoff Ultradur B4040 G6 der BASF eignet sich dafür besonders: Er ist unabhängig vom umgebenden Klima dimensionsstabil und bietet die notwendige Knickfestigkeit. Die BASF-Ingenieure haben mit ihrer Simulation hier vor allem die verzugsarme Herstellung und belastungsgerechte Glasfaserorientierung ermöglicht. Das spritzgegossene Bauteil fasst mehrere geplante, kleinere Bauteile zusammen und reduziert dadurch Komplexität und Kosten. Mehr als zwei Dutzend kleinerer Ultradur-Bauteile mit einem Gesamtgewicht von rund 9 kg finden sich in weiteren Karosseriebereichen des Fahrzeuges, wo sie zur Verstärkung dienen, aber auch für die gewünschte Akustik sorgen.

Rücksitzschale aus Karbonfasern und PU-Matrix

Für die selbsttragende Rücksitzschale wurde das Polyurethan-System Elastolit ausgewählt. Hier sind zum ersten Mal in einem Serienfahrzeug Karbonfasern in Kombination mit einer Polyurethan-Matrix genutzt worden. Das Bauteil integriert verschiedene Funktionen wie Cupholder-Befestigung und Ablageschale, was Montageschritte und Gewicht einspart. Elastolit zeichnet sich durch sein breites Prozessfenster sowie durch eine hohe Ermüdungsfestigkeit und Schadenstoleranz aus. Das crash-relevante Teil erfüllt aufgrund der besonderen Eigenschaften des Materials trotz seiner geringen Wandstärke von nur 1,4 mm die hohen Sicherheitsanforderungen der BMW Group.

Strukturschaum zur Verstärkung des Dachrahmens

Der PU-Strukturschaum Elastolit D ist im gesamten Dachrahmen inklusive A-Säule als Verstärkungsmaterial eingesetzt. Der besonders druckfeste Schaum wird zu einem Karbon-Sandwichverbund verarbeitet und unterstützt so die Struktursteifigkeit des Fahrzeugs.

Im BMW i3 finden sich zahlreiche weitere Bauteile aus BASF-Kunststoffen, die sich bereits in vielen Fahrzeugen bewährt haben: Dazu gehören verschiedene Elektro- und Elektronikanwendungen auf Basis von Ultramid, Ultradur und Polyurethan wie die Sicherungsbox aus Ultramid B3ZG3, das hohe Anforderungen an Steifigkeit und Dehnbarkeit erfüllt sowie ein Hochvolt-Steckverbinder aus Ultramid A3EG6; außerdem Kabelummantelungen und Kabeldurchführungen aus den Polyurethanen Elastollan und Elastoflex.

Im Innenraum ist die Instrumententafel mit dem PU-Halbhartschaum Elastoflex E hinterschäumt, während die C-Säulenabdeckung aus Ultramid B3ZG3 besteht. In der Dachkonstruktion finden sich zwei verschiedene Elastoflex E-Polyurethanschäume für eine verbesserte Innenraumakustik: Im Dachhimmel zeichnet es sich als Kernmaterial eines Sandwichverbundes durch exzellente Thermoformbarkeit und hohe Steifigkeit aus. Zudem sind akustisch wirksame Teile verbaut, die auf einem extrem niedrig-dichten, offenzelligen Elastoflex E-Schaum basieren. Bei der Modulfertigung des optional erhältlichen Schiebedachs wird das UV- und witterungsbeständige Scheibenumgusssystem Elastolit R 8919 eingesetzt. Der Rahmen des Schiebedachs besteht aus Ultradur B 4040 G6, einem verzugsarmen PBT/PET-Blend. Auch im BMW i3 finden sich leichte Zusatzfedern auf Basis von Cellasto, einem mikrozelligen Spezialelastomer, für die Vorder- und Hinterachsfederung.

Der BASF-Unternehmensbereich Coatings schließlich trägt zum außergewöhnlichen Design des BMW i3 bei: Er beliefert die neue Fertigungslinie des BMW i3 im Werk Leipzig mit Basislacken in vier Farbtönen, die die Anforderungen an die Beschichtung der Anbauteile und die damit verbundenen Lackierprozesse erfüllen.
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