Damit der Motor richtig atmet

• Gehäuse aus PBT für Aktuator der Drallklappensteuerung
• Herstellung per Laserdurchstrahlschweißen
• Dauerbeständig unter heiß-feuchten Einsatzbedingungen
• Hohe Dimensionsstabilität

Köln, 3. September 2021 – Compounds auf Basis von PBT (Polybutylenterephthalat), die eine hohe Hydrolysestabilität in heiß-feuchter Umgebung aufweisen und zugleich eine gute Laserlichttransparenz für das Laserdurchstrahlschweißen zeigen, sind eine Besonderheit. Denn normalerweise besteht zwischen beiden Materialeigenschaften ein Zielkonflikt. LANXESS verfügt inzwischen über mehrere PBT-Compounds, bei denen dieser Spagat der Materialeigenschaften gelungen ist. Ein Beispiel ist Pocan B3233HRLT (Hydrolysis-Resistent, Laser Transparency), das bereits in mehreren Großserienanwendungen zum Einsatz kommt. So werden aus diesem Material zum Beispiel Gehäuse für mechatronische Aktuatoren zur Drallklappensteuerung (swirl control actuator) hergestellt. Mit solchen Aktuatoren stattet ein süddeutscher Automobilhersteller mehrere seiner Dieselmotor-Baureihen aus. Entwickler und Hersteller der Aktuatoren ist die Sogefi Air & Cooling SAS in Orbey in Frankreich. Das Unternehmen ist Teil der italienischen Unternehmensgruppe Sogefi S.p.A., die weltweit zu den führenden Anbietern von Filtersystemen, flexiblen Fahrwerkskomponenten sowie Luftansaug- und Motorkühlsystemen für Fahrzeuge zählt.

Wirtschaftlicher Fertigungsprozess

„Unser PBT-Compound ist das Material der Wahl, weil es den hohen Temperaturen unter der Motorhaube auch unter starker Feuchtebelastung gewachsen ist“, erklärt Jean-Marie Olivé, Experte in der Anwendungsentwicklung des Geschäftsbereichs High Performance Materials (HPM) von LANXESS. „Außerdem zeichnet sich unser Werkstoff durch eine geringe Verzugsneigung und hohe Dimensionsstabilität aus, was sich bei der komplexen Geometrie der kompakten Gehäuse besonders auszahlt.“ Ein weiterer Vorzug des Compounds ist die hohe Transparenz im Wellenlängenbereich von Lasern, die üblicherweise beim Laserdurchstrahlschweißen verwendet werden − selbst bei schwarzer Einfärbung. „Dies ermöglicht einen stabilen und effizienten Prozess beim Schweißen der Gehäusekomponenten“, so Olivé.

Exzellente Testergebnisse

Wie beständig Pocan B3233HRLT in heiß-feuchter Umgebung ist, unterstreicht der Langzeittest SAE/USCAR-2 Rev. 6 der amerikanischen Society of Automotive Engineers (SAE). Er zählt weltweit zu den anspruchsvollsten Prüfungen der Hydrolysestabilität von Kunststoffen. Das untersuchte Fertigteil wird dabei in zahlreichen Zyklen starken Temperaturwechseln bei relativen Luftfeuchten von bis zu 100 Prozent ausgesetzt. Olivé: „Unser Compound erfüllt in Probekörpertests analog zu diesen Bedingungen die Anforderungen der Class 3, zeigt also eine hohe Hydrolysebeständigkeit bei Temperaturen bis 125 °C.“

Laserdurchstrahlschweißen – Verfahren im Trend

Das Laserdurchstrahlschweißen ist ein Fügeverfahren für Bauteile aus thermoplastischen Kunststoffen. Es eignet sich besonders zur wirtschaftlichen und schonenden Fertigung sehr kleiner Komponenten mit komplexer Geometrie. Es wird daher dem Trend zur Miniaturisierung elektrischer und elektronischer Funktionen gerecht. Das Verfahren nutzt die Energie von Laserlicht. Ein Laserstrahl wird durch eine lasertransparente Bauteilkomponente geschickt und von einer zweiten, darunter liegenden und meist schwarz pigmentierten Bauteilkomponente absorbiert. Durch die Absorption entsteht Wärme, die die Oberfläche der zweiten Komponente aufschmilzt. Durch Wärmeleitung erweicht auch die Oberfläche der ersten Komponente. Daher kann sich zwischen beiden Komponenten stoffschlüssig eine Schweißnaht ausbilden. Im Fall des Aktuators besteht der lasertransparente Teil aus Pocan B3233HRLT mit lasertransparenter Schwarzeinfärbung und die absorbierende Gehäusehälfte aus Pocan B3233HR.

Optimaler Verbrennungsprozess

Drallklappen sind Bestandteil des Luftmanagementsystems von Verbrennungsmotoren. Sie haben die Aufgabe, die Luftzufuhr zum Ansaugmodul zu steuern und dabei auch für eine ausreichende Verwirbelung der Luft zu sorgen. Sie unterstützen einen optimalen Verbrennungsprozess und tragen somit wesentlich zu einem hohen Wirkungsgrad des Motors bei. Dies äußert sich nicht zuletzt in einer effizienten Nutzung des Kraftstoffs und entsprechend geringen Verbrauchswerten.

Zukunftsgerichtete Aussagen
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