Die Skelettbauweise am Beispiel eines Dachspriegels
Im Förderprojekt MAI Skelett wurden am Beispiel eines Dachspriegels das strategische Ziel des Spitzenclusters der deutlichen Kostenreduzierung von CFK-Bauteilen mit einem neuen konstruktiven und fertigungstechnischen Ansatz entwickelt und bestätigt. Konstruktiv wird für den Dachspriegel die lastpfadgerechte Auslegung durch wenige unidi-rektionale, aber starke Stränge aus endlosfaser-verstärkten Carbonfasern längs des Spriegels und somit in Fahrzeugquerrichtung umgesetzt, welche durch eine Rippenstruktur im Sinne eines Fachwer-kes (Skelettbauweise) verbunden sind. Fertigungs-technisch wird die Herstellung auf drei bekannte, industriell genutzte, robuste Prozesse zur Bau-teilherstellung beschränkt. Das Pultrudieren endlosfaserstärkter Carbonfasern zu unidirektionalen Strängen mit einer thermoplastischen Matrix, das Umformen der Stäbe zu einer produktspezifischen Faserverstärkung, wobei auch starke Querschnitts-änderungen möglich sind, und das Überspritzen dieser Profile im Sinne von Einlegeteilen. Als Spritzgussmaterial kommen recycelte Carbonfasern zum Einsatz.
© BMW Group
Das Potential eines langfaserverstärkten Carbon-Spritzgusscompounds wurde durch parallel durchgeführte Versuche grundsätzlich untersucht.
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Neben der Materialvarianz für das Spritzgussmaterial wurde die Geometrie- freiheit des Spritzgießprozesses zur optimalen Auslegung des Bauteiles als auch die Funktionsintegration, z. B. von Anschraubelementen genutzt. Durch die engagierte Zusammenarbeit der Partner, die ihre Schwerpunkte längs der Prozess-kette hatten, konnte ausgehend von dem Konzept in kurzer Projektlaufzeit die Erprobung durchgeführt werden. Verbundpartner waren: BMW AG (Konzept, Konstruktion, Stabumformung, Erprobung); SGL Automotive Carbon Fibers GmbH & Co. KG (carbonfaserverstärkte Spritzgussmaterialien); CirComp GmbH (Pultrusion der Stäbe); P+Z Engineering GmbH (Auslegung) und Eckerle GmbH (Spritzgießen).