Kooperationsprojekt Street Shark 4.0 mit innovativem Heckflügel

Funktionsintegriertes Sandwich-Design im 3D-Format

Der Ansatz, Strukturbauteile in Sandwich-Bauweise aus einem leichten Kern und Decklagen aus faserverstärktem Composite-Material darzustellen, ist nicht neu. Dennoch führten die vergleichsweise höheren Kosten in der Vergangenheit oft dazu, dass die Entscheidung zugunsten schwererer aber kostengünstigerer Aluminium-Lösungen ausfiel. FRIMO hat sich der  Herausforderung gestellt, wirtschaftliche Leichtbaulösungen im Multisandwich-Design zu ermöglichen, die auch großserientauglich sind.

Die jüngste Version, der Street Shark 4.0, ist ein Heckflügel (Bild 1) für eine Corvette. Kooperationspartner auf der Automobilseite ist die Callaway Competition, ein Unternehmen, das sich auf Karosseriefertigungen, Fahrzeugreparaturen und Rennumbauten spezialisiert hat. Im Rahmen der ADAC GT Masters setzt das Team Callaway eine 600 PS starke Corvette C7 GT3-R mit 6,2-Liter V8 Motor ein. An dieser Corvette wird der Heckflügel in einer neuartigen dreidimensionalen Sandwichbauweise hergestellt und in ausgewählten Bereichen mit einer bionischen Oberflächenstruktur  nach dem Vorbild des Mako-Hais (Bild 2) versehen. Ein wichtiger Kooperationspartner in diesem Projekt ist die Firma Eschmann Textures aus Gummersbach. Die optimierte Corvette war auch ein Highlight auf dem Eschmann-Stand auf der K-Messe in Düsseldorf.

Bislang wurde für die unterschiedlichen Sandwichaufbauten mit verschiedenen Core-Materialien, zum Beispiel mit PET, PP oder PUR-Schäumen sowie Balsa- oder Bambusholz, in Form von Platten oder Tafeln gearbeitet. (Bild 3 und 4) Im Zuge der Weiterentwicklung durch FRIMO können mittels Formschäumen direkt komplexere dreidimensionale Sandwichstrukturen aus Polyurethan erzeugt werden. Dazu wurde ein Versuchswerkzeug aufgelegt, in dem zunächst der dreidimensionale Kern aus hartem PUR-Schaum erstellt wird. Neben Werkzeug und Formenträger steht im FRIMO TechCenter auch eine speziell für Matrixmaterialien ausgelegte PURe Mix Dosieranlage (Bild 5) zur Verfügung. Bereits bei der Herstellung des leichten Kerns können weitere Funktionen integriert werden, wie zum Beispiel die Berücksichtigung von Befestigungspunkten oder elektronischen Elementen.

Ist der dreidimensionale Kern erstellt, folgt der RTM-Prozess. In ein RTM-Werkzeug wird dann als erstes die untere Decklage des Vorformlings aus Verstärkungsfasern (Carbon, Glas, Natur) eingelegt. Anschließend werden zunächst der formgeschäumte Kern und zum Schluss die obere Faserdecklage eingelegt. Nach Einlegen der oberen Faserdecklage wird das RTM Werkzeug geschlossen und das niedrigviskose PUR-Matrixsystem eingebracht. Die niedrige Viskosität des PUR-Systems erlaubt einen raschen Eintrag in das Werkzeug und durch die Snap Cure (= „Sprungreaktion“) sind der Beginn und die Dauer des Aushärtevorgangs zeitlich relativ präzise einstellbar. Der Prozess weist mit einer maximalen Reaktionstemperatur von deutlich unter 100°C eine relativ geringe Exothermie auf. Das Konzept ist damit für bestimmte Anwendungen im Großserieneinsatz wesentlich wirtschaftlicher und gleichzeitig robuster als klassische Matrixmaterialien. Durch die niedrigen Werkzeugtemperaturen unter 100°C und die geringen Werkzeug-Innendrücke wird der Schaumkern nicht geschädigt. Da nur niedrige Schließkräfte des Werkzeuges nötig sind, kann mit keramischen Werkzeugeinsätzen gearbeitet werden. Anders als bei den meisten marktüblichen Verfahren können auf diese Weise auch komplexere und großvolumige dreidimensionale Strukturbauteile direkt in der gewünschten Geometrie gefertigt werden.

Das Equipment Im FRIMO Tech-Center ist darauf ausgelegt, Bauteile bis ca. 700 x 800 mm abzumustern. Größere Anlagen befinden sich bei FRIMO derzeit bereits im Bau oder sind in Betrieb genommen, so beispielsweise eine Anlage für Bauteilgrößen bis zu 2 x 2 m. Damit können dann auch entsprechend größere dreidimensionale Bauteile, wie beispielsweise der Heckflügel des Street Shark 4.0, für Versuche, Prototypen, Pilotprojekte oder Vorserien hergestellt werden.

 

Bild 1 - Corvette mit Heckflügel

Bild 2 - Bionische Oberfläche nach dem Vorbild eines Mako-Hais

Bild 3 - Sandwich-Beispiel Balsa Holz

Bild 4 - Beispiel Naturfaser Gewirke

Bild 5 - FRIMO PURe Mix Dosieranlage

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