Kunststoffe für Leichtbau und Beleuchtung

Tolles Lichtdesign ohne Hinterspritzen von Folien? Carbonfaser in PP statt Glasfaser in PA? Albis zeigt auf dem VDI-Kongress "PIAE" spannende Kunststofflösungen.

Die Automobil-Konzeption der Zukunft stellt Ingenieure vor wachsende Herausforderungen. Autonomes Fahren, alternative Antriebstechnik, Konnektivität. Autos sollen zudem nachhaltiger sein, also ressourcenschonender bei der Herstellung und sparsamer bei Verbrauch und Abgasen. Gleichzeitig steigen die ästhetischen Ansprüche an den Fahrzeuginnenraum, denn für viele Menschen ist ihr Vehikel auch Arbeitsplatz oder Lifestyle-Gegenstand.

Als Partner der Automobilindustrie präsentiert Albis Plastic auf dem VDI-Kongress "Plastics in Automotive Engineering" auf einem gemeinsamen Stand mit Wipag seine neuen Kunststoffkonzepte mit dem Schwerpunkt auf Beleuchtung und Leichtbau. Denn das Thema Leichtbau ist für die Automobilindustrie von höchster Priorität und Relevanz. Der Einsatz zahlt sich aus: 100 kg weniger Gewicht reduzieren den Verbrauch klassischer Verbrennungsmotoren im Schnitt um 0,5 Liter auf 100 km und sparen etwa 8 bis 10 g CO2 pro km ein. Bei Elektrofahrzeugen führt die Reduzierung des Fahrzeuggewichts zu einer Erhöhung von Fahrleistung und Reichweite.

Ein vielversprechendes Stichwort in diesem Zusammenhang ist Carbon. Compounds auf Basis recycelter Carbonfasern bergen noch große Potenziale. So kann mit Hilfe einer von Wipag entwickelten Technologie relativ schweres glasfaserverstärktes Polyamid (PA-GF) durch leichteres mit Carbonfasern verstärktes Polypropylen (PP-CF) ersetzt werden. Und auch wenn der Preis pro Kilo auf den ersten Blick höher ist als der von PA-GF Compounds, sind die PP-CF-Bauteile aufgrund der deutlich niedrigeren Dichte unter dem Strich kostengünstiger.

Ein gutes Rechenbeispiel dazu ist die Modellrechnung, die das Albis-Team anhand eines Tankdeckelscharnierarms von Audi durchgeführt hat. Bei der Überarbeitung wurde ein Polyamid 6 mit 50 % Glasfaseranteil durch ein mit 30 % recycelter Kohlefaser verstärktes Polypropylen ersetzt. Die daraus entstehende Gewichtsersparnis resultiert aus dem Dichteunterschied der beiden Materialien und liegt bei über 30 %. "Und über die Volumenpreiskalkulation des Compounds lassen sich der Materialkosten für das Bauteil um etwa fünf bis zehn Prozent senken", erklärt Bernd Sparenberg, Vice President Technical Coupounds bei Albis Plastic und Geschäftsführer Wipag. "Der Endkunde kauft das Volumen und nicht das Gewicht eines Bauteils."

Bei Wipag handelt es sich übrigens um einen gerade durch Albis Plastic übernommenen Spezialisten für die Aufbereitung und Herstellung spritzgussfähiger carbonfaserbasierter Compounds aus Produktionsresten der Automobil- und Luftfahrtindustrie im geschlossenen Kreislauf (Closed-Loop). "Gerade die aktuelle Initiative der Europäischen Kommission demonstriert die Notwendigkeit, das Thema Recycling und Kreislaufwirtschaft weiter voranzubringen", unterstreicht Sparenberg.

Auch im Bereich Beleuchtung hat sich in den letzten Jahren einiges gewandelt. Im Fahrzeuginnenraum gewinnt der Komfort modellübergreifend einen immer größeren Stellenwert. Verstärkt wird der Trend zu neuen Innenraumkonzepten durch das autonome Fahren, mit dem vor allem der Fahrer neue Freiheiten erlangen wird. Wichtige Bausteine für die hochwertige und individuelle Gestaltung des Raumgefühls sind die Beleuchtungselemente, wie zum Beispiel die Ambiente-Beleuchtung.

Waren in den letzten Jahren vor allem matte Designs angesagt, wird in den neueren Modellreihen wieder auf Hochglanz gesetzt. Mit den neuen Produkten der Reihe Alcom Lighting bietet Albis nun Materialien an, die eine hochglänzende Klavierlackoberfläche ermöglichen, gleichzeitig aber individuell in beliebigen Farben hinterleuchtet werden können, um so im "Nachtdesign" den Fahrzeuginnenraum in neuem Licht erscheinen zu lassen. Hierdurch steigt einerseits die gestalterische Freiheit des Lichtdesigns, andererseits sinkt im Vergleich zu bisherigen Verfahren die Komplexität in der Produktion, da Prozessschritte wie das Hinterspritzen von bedruckten Folien entfallen.

Bis dato waren Bedienelemente mit Anzeigen im Tagdesign meist sichtbar. Zum Beispiel gab es einen deutlichen Farbunterschied zwischen beleuchteten Elementen und der Umgebung, selbst im inaktiven Status. Bei der Herstellung wurde hinterspritzte, schwarze Folie genutzt oder die Beleuchtungselemente wurden lackiert und per Laser-Etching bearbeitet. Der Nachteil: Das Verfahren ist teurer, beinhaltet viele Prozessschritte und erhöht die Ausschussrate. Schwarz eingefärbte Beleuchtungselemente wirken zudem eher gräulich oder haben eine zu geringe Transmission.

Alcom LD Piano Black dagegen ermöglicht hochglänzende und tiefschwarze Oberflächen in Klavierlack-Optik im Fahrzeuginnenraum mit integrierter Beleuchtung im Tagdesign ohne Durchscheinen des Hintergrundes (bei ausgeschalteter LED). Dies macht zum Beispiel Sinn für berührungsempfindliche Sensoren oder Bedienelemente, die im Tagdesign nicht auffallen und nur beleuchtet in Erscheinung treten. Es garantiert hohe Lichttransmissionen im sichtbaren Farbspektrum und ist optimiert für verschiedene Wanddicken, wahlweise mit direkter Lichttransmission oder Kaschierung der Hotspots durch gleichmäßige Lichtverteilung.

"Das bedeutet komplett neue Designfreiheiten und Bedienkonzepte im Fahrzeuginnenraum", sagt Eric Fautz, Product Specialist bei Albis.

mg