Hochleistungspolymer im Ventil

Das Hochleistungspolymer Polyetherimid (PEI) steigert die Effizienz von Verbrennungsmotoren im Auto. Es kommt vor allem in Ventilsystemen zu Einsatz.

Als Zulieferer für sehr anspruchsvolle Steuerventile setzt Husco auch zukünftig auf das Hochleistungspolymer Ultem Polyetherimid (PEI) von Sabic. Husco mit Sitz in Waukesha (Wisconsin, USA) und Produktionsstätten in mehreren Ländern gehört zu den frühen Anwendern von Ultem in der Automobilindustrie. „Wir setzten dieses Polyetherimid von Sabic schon seit vielen Jahren als unverstärkte und glasfaserverstärkte Typen ein“, sagt Matt Schmitz, Engineering Programs Director des Unternehmens.

Zu den typischen, von Husco entwickelten Anwendungen aus PEI zählen Bauteile für elektrohydraulische Steuerventile, die in variablen Ventilsteuerungen (VVT) sowie in der Steuerung von verstellbaren Ölpumpen (VDOP) und von Zylinderabschaltungen (CDA) zur erhöhten Kraftstoffeffizienz und Fahrzeugleistung beitragen.

Die größten Anteile entfallen dabei auf Nockenwellenverstell- und VVT-Systeme, von denen Husco bereits mehrere Zehnmillionen gefertigt hat. Hier sucht Husco kontinuierlich nach neuen Wegen, um das Produktdesign und die Produktion zu optimieren. Ziel ist es, die Motorleistung für spezifische Anforderungen und Geschwindigkeiten zu maximieren.

Husco gilt auch als ein Innovator in der Steuerungstechnik für verstellbare Ölpumpen. Diese steigern die Effizienz, indem sie den Ölverbrauch der Motoren in Abhängigkeit von den Fahrbedingungen regeln. Seit über einem Jahrzehnt entwickelt und fertigt Husco außerdem Magnetventile für eine Vielzahl ventilgesteuerter Zylinderabschaltsysteme, die bestimmte Zylinder ab- und zuschalten, um die Wirtschaftlichkeit von Motoren zu maximieren.

Ultem Kunststoff gehört zur Familie amorpher thermoplastischer Polyetherimide (PEI) mit herausragender Beständigkeit gegen erhöhte Temperaturen bei hoher Festigkeit und Steifigkeit sowie umfassender Chemikalienbeständigkeit. Diese Kunststoffe bieten zudem eine ausgezeichnete Balance zwischen hohen mechanischen Eigenschaften und guter Verarbeitbarkeit.

Kernvorteile von Ultem PEI sind Langzeitwärmebeständigkeit bis 180 °C, Festigkeit und Steifigkeit bis 200° C, Dimensionsstabilität über einen weiten Temperaturbereich, hohe Kriechfestigkeiten und eine inhärente Flammwidrigkeit.

Husco schätzt diesen Kunststoff aus mehreren Gründen, allen voran seine leichte Verarbeitbarkeit zu Formteilen, die sekundäre Fertigungsschritte wie beispielsweise das Tempern erübrigen. Hinzu kommen die sehr geringe Kriechneigung des Materials – unschätzbar für Anwendungen, die nahezu unter Dauerbelastung stehen – und seine Designfreiheit für komplexe Bauteile.

„Wir müssen äußerste Präzision und Dimensionsstabilität im Mikrometerbereich über eine große Temperaturspanne sicherstellen, die bei Anwendungen wie Motorventilteilen mit oft bis zu 700 Millionen Zyklen und unter konstanter Schwingungsbelastung von -40 bis über +150 °C reicht“, erläutert Matt Schmitz. „Ultem PEI ist die beste Materiallösung, die wir finden konnten, um diese Anforderungen zu erfüllen. Ein weiterer großer Vorteil dieses Produktes ist seine amorphe Struktur, die betriebsbedingte Schlagbelastungen besser auffängt als viele teilkristalline Hochtemperaturkunststoffe.“

Husco stellt einige extrem komplizierte Komponenten her und gilt in der Automobilindustrie als ein sehr kompetenter Zulieferer. „Es freut uns zu hören, dass Sabic seine PEI-Kapazitäten in Singapur und in den USA ausbaut“, sagt Todd Dickrell, VP Purchasing bei Husco. „Wir und unsere Kunden wissen die weltweite Liefersicherheit, die uns Sabic für Ultem Kunststoff bietet, sehr zu schätzen.“

mg