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Leichtbaustruktur Der richtige Materialmix macht`s: 40 Prozent leichtere Sitzlehnen

| Redakteur: Juliana Pfeiffer

Johnson Controls hat für seine zukunftweisende Arbeit im Forschungsprojekt Camisma den diesjährigen Clepa Innovation Award in der Kategorie "Green" erhalten.

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Bei gleicher Leistungsfähigkeit in puncto Sicherheit sind die CAMISMA Lehnen um mehr als 40 Prozent leichter als konventionell hergestellte Lehnenstrukturen aus Metall und zu attraktiven Kosten produzierbar.
Bei gleicher Leistungsfähigkeit in puncto Sicherheit sind die CAMISMA Lehnen um mehr als 40 Prozent leichter als konventionell hergestellte Lehnenstrukturen aus Metall und zu attraktiven Kosten produzierbar.
(Bild: Johnson Controls)

Am Beispiel einer neu entwickelten Sitzlehnenstruktur ist es dem Johnson Controls Team gelungen, den Einsatz von Stahl und Leichtmetallen drastisch zu reduzieren und durch Multimaterialsysteme zu ersetzen. Bei gleicher Leistungsfähigkeit in puncto Sicherheit sind die Camisma Lehnen um mehr als 40 Prozent leichter als konventionell hergestellte Lehnenstrukturen aus Metall und zu attraktiven Kosten produzierbar. Bei Johnson Controls wurden jetzt die ersten Funktionsmuster unter seriennahen Bedingungen gefertigt und erfolgreich getestet.

Die internationale Jury mit Vertretern des deutschen Fachmagazins "Automobil Produktion", des Zuliefererverbands Clepa (European Association of Automotive Suppliers) und des VDA (Verband der Automobilindustrie) zeichnete bei der Vergabe der Innovation Awards in Brüssel elf Preisträger in drei Kategorien aus. Als "herausragende zukunftsfähige Lösung für eine nachhaltige CO2-Minderung" bewertete die Jury in der Kategorie "Green" die Arbeit von Johnson Controls im Forschungsprojekt Camisma.

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"Ressourcenschonende Leichtbau-Technologien, die Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemissionen senken, sind in der Automobilindustrie gefragter denn je. Wir investieren konsequent in die Arbeit mit neuen Materialien, Fähigkeiten und Fertigungsverfahren, um unsere Kunden bestmöglich mit innovativen Sitzprodukten zu unterstützen", erklärt Dr. Andreas Eppinger, Group Vice President Technology Management bei Johnson Controls Automotive Experience.

Wirtschaftlichen und nachhaltigen Zugang zu kohlenstofffaserbasierten Materialsystemen schaffen

Im Projekt Camisma (Carbonfaser-/Amid-/Metall-basiertes

Innenstruktur-Bauteil im Multimaterialsystem-Ansatz), das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert wird, verfolgen die Projektpartner Johnson Controls, Evonik Industries, HBW Gubesch, Toho Tenax Europe sowie die Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (RWTH) Aachen seit 2011 einen ganzheitlichen Lösungsansatz: "Unser Ziel bei Camisma ist es, einen wirtschaftlichen und nachhaltigen Zugang zu kohlenstofffaserbasierten Materialsystemen zu schaffen", so Eppinger. "Die Auszeichnung unserer Forschungsarbeit durch den Innovation Award "Green" ist eine wunderbare Bestätigung für die großartige Teamleistung und unsere Ergebnisse!"

(Das Projekt Camisma)

Innovationsträger Carbonvlies

Die Materialgruppe Carbon (CFK) bietet überragende Eigenschaften wie hohe Festigkeit und Formgebungsfreiheit, ist aber für den Großserieneinsatz im Fahrzeugbau nach wie vor zu teuer. Durch die hohen Kosten für die Ausgangsstoffe wie auch die aufwändigen, zeitintensiven Herstellprozesse können Carbonfaser-Bauteile nicht mit den gängigen Metallumformverfahren konkurrieren. "Zudem gab es bislang keine zufriedenstellende Lösung für die Integration von Metallteilen wie Lehnenversteller, die hochfest mit der Lehnenstruktur verbunden werden müssen", erklärt Axel Koever, Manager New Technologies Technology & Advanced Development bei Johnson Controls Automotive Seating. "In beiden Aufgabenstellungen sind wir entscheidende Schritte vorangekommen."

Direkt nach dem Projektstart 2011 standen zunächst Entwicklungsarbeiten zum Multimaterialsystem im Mittelpunkt. Das Team arbeitete mit vier verschiedenen Bestandteilen: Stahl, glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) und als Innovationsträger Carbonvlies sowie thermoplastische Bänder aus Carbon-Endlosfaser.

Die vier Materialien werden in einem komplexen, mehrlagigen Aufbau kombiniert: Das Carbonvlies bildet nach einem ebenfalls neu entwickelten thermoplastischen Umformprozess die Grundform der Lehne.

Die Carbonbänder verstärken definierte Zonen innerhalb der Struktur zur Absicherung der Festigkeitsanforderungen, ebenso wie die im Spritzguss erzeugte Rippenstruktur aus GFK. In die rippenförmigen GFK-Teile sind zudem Anbindungen für Schaum, Bezüge oder Sicherheitsfeatures wie Airbags integriert. Speziell beschichtete Adaptionsteile aus Stahl, die vorab in das Werkzeug eingelegt und formschlüssig verbunden werden, dienen zur Aufnahme der beiden Lehnenversteller. Die Verstellmechanismen werden in einem separaten Arbeitsschritt durch Laserschweißen mit der Lehne verbunden.

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