Turbolader läuft dank Kunststoff

Schweißbare Lösungen widerstehen Druck und Hitze. Kunststoffe besetzen seit langer Zeit die Pole-Position bei dekorativen und funktionalen Gestaltungen des Fahrzeug-Innenraums. In den letzten Jahren haben Kunststoffe zunehmend funktionale Aufgaben „under the hood“ übernommen. Jetzt erobern sie sukzessive – auch in Serienfahrzeugen – Anwendungen direkt am Motor.

Ein hitzebeständiges Polyamid der Ultramid Endure-Reihe von BASF wird in zwei neuen Motoranwendungen im 2017er Alfa Romeo Giulia eingesetzt: im Ladeluftverteiler mit integriertem Ladeluftkühler sowie im Ladeluftrohr auf der heißen Seite des Kühlers. Dank des 220 °C wärmealterungsbeständigen Kunststoffs sei es möglich, Motoren zu verkleinern und mit Turbolader auszurüsten, ohne bei der Leistung Kompromisse zu machen.

Ladeluftrohr mit vielen Schweißverbindungen

In enger Zusammenarbeit entwickelten der Automobilzulieferer ABC Group, Kanada, und BASF das Ladeluftrohr auf der heißen Seite des Ladeluftkühlers im Alfa Romeo Giulia. Dafür setzte ABC Endure D5G3 BM ein, eine mit 15 Prozent Glasfasern verstärkte Blasformtype, die hohe Schlauchstabilität und gute Quellung aufweise.

Der Zulieferer nutzte die Erfahrungen des Werkstoffherstellers in der Verbindungstechnologie, um die Parameter des Bauteils beim Infrarotschweißen zu verbessern. Es war wichtig, prozesssicher feste Schweißnähte herzustellen, damit das Ladeluftrohr langfristig hält. Nach mehreren Materialtests mit Blasformen und Schweißen sowie nach entsprechenden Qualitätsprüfungen seien die hohen technischen Vorgaben für dieses Bauteil erfüllt worden. Das Bauteil erfordert viele Schweißverbindungen. In der Kooperation sei die vorhandene Infrarotschweißtechnik soweit verfeinert worden, dass der Schweißprozess für diese anspruchsvolle Hochtemperaturanwendung reibungslos funktioniert. Zusammen mit Magneti Marelli, einer Tochtergesellschaft von Fiat Chrysler Automobiles (FCA), hat BASF den Ladeluftverteiler mit integriertem Ladeluftkühler im Alfa Romeo Giulia entwickelt. Da der Ladeluftverteiler aus einem Material gefertigt werden musste, das eine Dauergebrauchstemperatur bis 200 °C standhält, kam das Polyamid Endure D3G7 infrage, eine mit 35 Prozent Glasfasern verstärkte Spritzgusstype. Der Verteiler musste außerdem berstdruckfest sein, deshalb benötigte Magneti Marelli ein Material, das eine zuverlässige Schweißnahtfestigkeit bei erhöhten Temperaturen bietet.

Ladeluftverteiler mit integriertem Kühler

Gemeinsam mit dem Werkstoffanbieter wurden Bauteilauslegung, Material und Verarbeitungsparameter so angelegt, dass Magneti Marelli den nötigen Berstdruck und die geforderte Alterungsbeständigkeit der Baugruppe realisieren konnte. Die technische Unterstützung der BASF sei wertvoll gewesen, um sicherzustellen, dass das Bauteil die Anforderungen hinsichtlich der Druckfestigkeit erfüllt. Auf der anderen Seite seien die Erfahrungen zum Thema Schweißen genutzt worden, um das hitzebeständige Material einzusetzen und eine lange Lebensdauer gewährleisten zu können. Die Ultramid Endure-Typen sollen sich für verschiedene Anwendungen rund um aufgeladene Motoren wie Ladeluftverteiler, Ladeluftrohre, Resonatoren, Kühlerendkappen und Drosselklappen eignen. Die maximale Temperatur-Dauerbelastung reicht bis 220 °C, kurzzeitig bis 240 °C. Erreicht wird diese Wärmealterungsbeständigkeit dank einer innovativen Stabilisierungstechnologie, die die Polymeroberfläche vor Angriffen durch Sauerstoff schützt.

Quelle: Kunststoff Magazine