GAK - Gummi Fasern Kunststoffe

Ausgabe 04 | 2018

Anzeigenkunde

Editorial
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Leichtbau ist langweilig!

„Leichtbau ist langweilig!“ - Dieses ungemein ketzerisch anmutende Statement verhallte trotz seiner immensen Brisanz nahezu ungehört in einer Pressekonferenz am Rande eines etablierten Branchentreffs der Automobilbranche im Februar im Ruhrgebiet. Eigentlich verwunderlich, stammt es doch nicht von irgendwem, sondern kam aus berufenem Munde, und zwar von einem der renommiertesten deutschen Automobilexperten.


Prof. Ferdinand Dudenhöffer weiß, wovon er spricht, hatte sein Hochschulinstitut, das CAR (Center of Automotive Research), doch wenige Wochen zuvor eine Reihe eigentlich recht simpler Fahrtests durchgeführt. An den Start gingen zwei E-Fahrzeuge unterschiedlicher Größe, der Kleinwagen BMW i3 und eine Tesla S Limousine. Beide Autos wurden mehrmals auf eine 100 km lange Teststrecke geschickt. Analysiert wurde dabei der Energieverbrauch im leeren Zustand nur mit dem Fahrer an Bord sowie mit Gewichtszuladungen – es handelte sich hierbei um kieselgefüllte Säcke – von jeweils 100, 200 und 300 kg. Dabei kam man zu einem überraschenden Ergebnis: Das Fahrzeuggewicht hat kaum Auswirkungen auf die Reichweite von Elektroautos. „Nur mit dem Fahrer am Steuer (…) brauchte der Tesla auf der 100 Kilometer langen Teststrecke 17,77 Kilowattstunden (kWh) Strom. Doch wenn man 100 Kilogramm Kiesel zusätzlich einlädt, sinkt der Verbrauch sogar minimal auf 17,67 kWh. Mit 300 Kilo Flusssteinen benötigt das Model S 17,87 kWh. Man bewegt sich im Bereich von Messtoleranzen, der Verbrauch nimmt maximal um 0,6 Prozent zu [1].“ Die CAR-Forscher erklären das Testergebnis mit der Rekuperation, der Energierückgewinnung beim Bremsen. Die zurückgewonnene Energie beim leeren BMW i3 betrug im Test 3,62 kWh, mit einer Zuladung von 300 kg lag der Wert mit 4,17 kWh deutlich höher. Dieser Rekuperationseffekt gleicht zumindest einen Teil des Mehrverbrauchs durch zusätzliches Gewicht aus. Beim Tesla lag der Wert laut CAR noch über dem des kleinen BMW.


Schluss mit dem Carbon-Credo?!


Ist damit das Ende der Fastenzeit für die Automobilindustrie eingeläutet? Jahrelang wurde das Leichtbau-Dogma für die E-Mobilität quasi ex cathedra von den Lehrstühlen im In- und Ausland gepredigt und OEMs investierten Millionen in Carbontechnologien. Der Diätwahn trieb bisweilen skurrile Blüten, und zwar wenn Kunststoffhersteller sich damit brüsteten, dass sie mit ihren Polymerlösungen zur Metallsubstitution wesentlich die Entwicklung der E-Mobilität förderten und sich nicht zu schade waren, Gewichtseinsparungen im niedrig zweistelligen Grammbereich an Bauteilen als Meilenstein anzupreisen.
Es gibt ohne Frage immer noch eine ganze Reihe von alten und neuen Mobilitätskonzepten, bei denen das Thema Leichtbau weiterhin sehr großgeschrieben werden muss. Aber zumindest in der Elektromobilität deutet sich ein Paradigmenwechsel an.

Leichter = schneller? Auch falsch!


Ist man denn zumindest schneller, wenn man leichtgewichtig unterwegs ist? Nicht immer! Beispielsweise dann nicht, wenn man in einem Segelflugzeug sitzt und an einem Wettbewerb teilnehmen möchte. Dann sollte man nämlich die Tanks in den ultraleichten Carbonfaser-Tragflächen mit Wasser füllen, um die Gleiteigenschaften des Fliegers für höhere Geschwindigkeiten zu optimieren.


Während ich dies schreibe, tickt im Hintergrund leise eine mechanische Wanduhr. Das schöne Stück auf Basis eines Bausatzes ist derzeit noch in der Einregulierungsphase. Und was soll ich Ihnen sagen? Wenn man den Gang der Uhr beschleunigen möchte, weil sie nachgeht, muss man … ja, ganz richtig! zusätzliches Gewicht auf die Mitte des Pendels packen.


Mit besten Grüßen
Ihre Stephanie Waschbüsch
s.waschbuesch@gupta-verlag.de

[1] Welt am Sonntag, 49, 3. Dezember 2017. F. Dudenhöffer, J. Schnieders, M. Luhn: Elektroautos und die Neuinterpretation des Leichtbaus, Vortragsband „Car Symposium 2018 – Transformation gestalten – Die Welt des neuen Autos“, Bochum 2018, S. 42ff.

Bericht
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Umsatzplus überdeckt strukturelle Herausforderungen – Deutsche Kautschukindustrie 2017/2018

Wie der Wirtschaftsverband der deutschen Kautschukindustrie e. V. (wdk) berichtet, sehen die konjunkturellen Eckdaten des Wirtschaftsjahres 2017 für die deutsche Kautschukindustrie auf den ersten Blick durchweg positiv aus. So konnte der Branchenumsatz um 4,2 % auf 11,74 Mrd. EUR ausgeweitet werden. Die Inlandsinvestitionen zogen spürbar an, die Kapazitätsauslastung stieg um 4 % und Produktion und Beschäftigung konnten leicht zulegen. Auch 2018 sei ein Umsatzplus von etwa 2 % möglich, so der Verband. Im Detail stellt sich die Branchensituation aber deutlich komplexer dar und offenbart eine Vielzahl struktureller Herausforderungen für die überwiegend mittelständischen Unternehmen.

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159
Rekordjahr für Deutschlands Kunststoffverarbeiter – Umsatzerwartungen für 2017 wurden deutlich übertroffen

In ökonomischer Hinsicht war das vergangene Jahr für die deutschen Kunststoffverarbeiter ein voller Erfolg. Die Erwartungen der Branche wurden mit einem Plus von nahezu 5 % im Vergleich zu der Prognose von 2,5 % deutlich übertroffen. Insgesamt wurden 14,7 Mio. t Kunststoffe in deutschen Betrieben verarbeitet. Das bedeutet gegenüber dem Vorjahr eine Steigerung der Verarbeitungsmenge von 4,6 %. Es waren v. a. die exportorientierten Kundenindustrien wie Maschinen- und Automobilbau, die im letzten Jahr für ein solides Wachstum der hiesigen K-Verarbeiter sorgten und am Ende für ein Umsatzvolumen von fast 64 Mrd. EUR. Im Vergleich zum Vorjahr konnte damit erneut ein Rekordjahr verbucht werden.  

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161
Sauberkeit von Gummischungen – Von der 110. Tagung der DKG-Bezirksgruppe Rheinland-Westfalen

Sechs Vorträge gaben am 7. November 2017 am traditionellen Tagungsort der DKG-Bezirksgruppe Rheinland-Westfalen in Bad Neuenahr-Ahrweiler einen Überblick über technische Entwicklungen zur Optimierung von Strainerprozessen und zu Recycling von technischen Elastomeren.

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169
Inline-Qualitätskontrolle von Bremsschläuchen – ContiTech setzt Sikora-Röntgenmess­systeme ein

Die ContiTech Schlauch GmbH, eine Division von Continental, ist ein Spezialist für die Herstellung von Automobil- und Industrieschläuchen. Seit 2006 setzt das in Korbach ansässige Unternehmen Sikora-Röntgenmesssysteme in seinen Anlagen zur Qualitätskontrolle während der Extrusion von Bremsschläuchen ein. Die Zusammenarbeit beider Unternehmen gründete auf einer Lösung zur automatisierten Qualitätskontrolle im Inline-Prozess.

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Aufsatz
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Haftungsversagen bei Gummi-Metall-Teilen unter korrosiven Bedingungen

Gummi-Metall-Composites sind unter normalen Umgebungsbedingungen sehr haltbar und langlebig. Unter extremen, aggressiven Bedingungen, wie etwa im Kontakt mit Meerwasser, neigen die Teile jedoch zum vorzeitigen Versagen. Ursache ist meist die nachlassende Haftung des Elastomers auf dem Metallsubstrat. In dieser Veröffentlichung soll der Mechanismus des Haftungsversagens aufgeklärt werden. Dazu wurde ein kommerziell erhältliches Klebesystem für Gummi-Metall-Verbindungen marinen Bedingungen ausgesetzt. Für die Untersuchung wurde der Kontakt mit Meerwasser durch einen Sprühnebeltest mit einer Salzlösung simuliert. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Korrosion des freiliegenden Metalls den Verlust der Adhäsion durch kathodische Unterwanderung induziert. Versuche in alkalischem Medium und Untersuchungen zur kathodischen und anodischen Unterwanderung führen zu der Annahme, dass Hydroxidionen, die bei der Korrosion entstehen, zum Haftungsversagen beitragen.


Rubber/metal composites are known to be highly durable under normal atmospheric conditions. However, when they are exposed to aggressive conditions such as marine environments, they tend to fail prematurely. The failure is usually caused by the loss of adhesion of the rubber to the metal substrate. The aim of this work is to elucidate the adhesion failure mechanism by using a commercial bonding system for bonded rubber/metal exposed in marine environment. A simulation study carried out as a salt spray test indicated that corrosion of the exposed metal substrates induced the loss of adhesion through cathodic disbonding. Laboratory exposure to an alkaline medium, cathodic disbonding and anodic undermining tests suggested that the hydroxide ions generated from corrosion reactions contributed to the adhesion failure.

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Entwicklung von Hochleistungs-Elastomercomposites aus S-SBR und aus via Alkoxidroute hergestelltem Silica – Teil 2

In einem organischen Lösemittel werden durch Hydrolyse von Tetraethylorthosilikat (TEOS) Elastomercomposites aus Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) und Kieselsäure hergestellt. Als Katalysator wird n-Butylamin verwendet, die Zugabe des Silan-Kopplungsreagenz Bis[3-(triethoxysilyl)propyl]tetrasulfid (TESPT) verbessert die Eigenschaften der Composites. Diese Composites werden mit Composites verglichen, die eine kommerzielle gefällte Kieselsäure in ähnlicher Konzentration enthalten. In Teil 1 werden die Untersuchung der Kieselsäureflokkulation, die Füllstoffnetzwerkanalyse und die rheometrische Untersuchung der Composites beschrieben. Die über die Alkoxidroute gewonnenen Silicapartikel führen zur einer geringeren Mooney-Viskosität der Compounds und zeigen im Vergleich zur kommerziellen gefällten Kieselsäure weniger Füllstoffflokkulation. In Teil 2 deutet eine detaillierte dynamisch-mechanische Untersuchung darauf hin, dass die Alkoxid-Kieselsäure in Modellcompounds für Reifen im Vergleich zur Referenz mit gefällter Kieselsäure einen geringeren Rollwiderstand und eine bessere Nasshaftung bietet. Andere Eigenschaften, wie Wärmeaufbau, Rückprallelastizität und Hystereseverlust werden für die Alkoxid-Silica-Composites ebenfalls als sehr vielversprechend eingestuft. Die Aggregate der Silicapartikel, die über die Alkoxidroute gebildet wurden, sind im Vergleich zur gefällten Kieselsäure mit 150 nm bis 200 nm relativ groß. Bei der Synthese von Sol-Gel-Silicapartikeln in Gegenwart des Polymers können einige Polymermoleküle in die Füllstoffaggregate eingeschlossen werden, was zu einer besonderen mechanischen Verstärkung des Elastomeren führt.


Solution styrene butadiene rubber (S-SBR) and silica based composites are prepared by hydrolysis of tetraethylorthosilicate (TEOS) in presence of an organic solution of styrene butadiene rubber and n-butylamine as catalyst. Addition of bis[3-(triethoxysilyl)propyl]tetrasulfide (TESPT), a silane coupling agent, improves the performance and properties of the composites. All the results are compared with composites containing commercial precipitated silica at similar loading. Part 1 describes the investigation of silica flocculation and filler network analysis as well as the rheometric analysis. The silica particles generated from this alkoxide route result in lower Mooney viscosity of the compound and show less filler flocculation compared to standard commercial precipitated silica in reference compounds. In part 2, a detailed dynamic mechanical study indicates that alkoxide silica in model tire compounds could offer a lower rolling resistance and a higher wet skid resistance compared to the reference. Other properties such as heat build-up, rebound resilience and hysteresis loss are found to be very promising for alkoxide silica composites, too. The silica particles (aggregated) developed by the alkoxide method are found to be relatively large, in the range of 150 nm to 200 nm, as compared to the primary particles of precipitated commercial silica. The synthesis of sol-gel silica particles in presence of the polymer allows to trap some polymer molecules inside the filler aggregates and, therefore, offers exceptional mechanical reinforcement of the rubber.

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Modellierung der Abformung mikrostrukturierter Oberflächen im Spritzgießprozess – Entwicklung einer Methodik zur virtuellen Bauteil- und Prozessentwicklung unter Berücksichtigung mikrostrukturierter Kavitätsoberflächen

Mikrostrukturierte Oberflächen bieten ein großes Potenzial für die Verwendung im Spritzgießprozess. Dadurch können einerseits Formteile während des Formgebungsprozesses funktionalisiert werden und andererseits die Fließeigenschaften der Kunststoffformmasse im Werkzeug manipuliert werden. Die folgenden Arbeiten adressieren Untersuchungen zur Entwicklung einer integrativen Simulationsmethodik, die eine Abbildung dieser Effekte auf den Spritzgießprozess sowie das resultierende Formteil erlauben und somit eine effiziente Entwicklung maßgeschneiderter Mikrostrukturen ermöglichen soll. Es zeigt sich, dass mit Hilfe des gewählten Modellansatzes eine gute Abbildung der Abformung auf Basis von Prozesseinstellungen erzielt werden konnte. Weiterhin wurden die Haupteinflussfaktoren auf den Abformgrad erfasst und statistisch bewertet. Mit Hilfe dieses Modells sowie einer integrativen Verknüpfung mit einer kommerziellen Spritzgießsimulationssoftware ist bereits eine Aussage über den lokalen Abformgrad möglich.


Microstructured surfaces offer a great potential for use in the injection moulding process. On the one hand, structures can be utilised to functionalise moulded parts during the moulding process and on the other hand to manipulate the flow properties of the plastic melt in the mould. The following work addresses the development of an integrative simulation methodology, which will allow for mapping these effects on the injection moulding process and the resulting moulded part, thus enabling the efficient development of customised microstructures. It has been shown that the selected model approach can be used to achieve a good representation of the structure replication based on process settings. Furthermore, the main influencing factors on the degree of replication were recorded and statistically evaluated. With the help of this model and an integrative link to a commercial injection moulding simulation software, it is already possible to predict the local degree of replication of microstructured surfaces.

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