BASF auf der JEC in Paris: Kompetenz in Composite

Als Anbieter und Entwicklungspartner für Composite-Anwendungen bei Polyurethanen, Epoxidharzen und Thermoplasten präsentiert sich BASF auf der „JEC Composites Show“ vom 11. bis 13. März 2014 in Paris, Halle 7.2, Stand F 51. Diese Messe zählt weltweit zu den bedeutendsten Ausstellungen für Spezialwerkstoffe.

Automobiler Leichtbau

BMW i3 Sitzschale aus Carbonfasern und PU-Matrix

Aus dem Polyurethan-System Elastolit® der BASF gefertigt ist die selbsttragende Hintersitzschale des BMW i3, für die der Automobilzulieferer F.S. Fehrer Automotive 2013 mit einem der SPE awards in der Katagorie „body interior“ ausgezeichnet wurde. Hier sind zum ersten Mal in einem Serienfahrzeug Carbonfaser-Werkstoffe in Kombination mit einer Polyurethan-Matrix genutzt worden. Das Bauteil integriert verschiedene Funktionen wie Cupholder-Befestigung und Ablageschale, was Montageschritte und Gewicht einspart. Elastolit von BASF zeichnet sich durch sein breites Prozessfenster sowie durch eine hohe Ermüdungsfestigkeit und Schadenstoleranz aus. Das crash-relevante Teil erfüllt aufgrund der besonderen Eigenschaften des Materials trotz seiner geringen Wandstärke von nur 1,4 Millimetern die hohen Sicherheitsanfor-derungen von BMW.

Kooperation zur Niederdruck-T-RTM-Technologie

Seit kurzem entwickeln der Maschinenbauer Mahr Metering Systems und BASF gemeinsam Material- und Anlagenlösungen für das T-RTM-Verfahren (Thermoplastisches Resin Transfer Molding). Auf der JEC wird Mahr (Halle 7.3, Stand R 35) einen ersten, selbstreinigenden Mischkopf-Prototyp zeigen, der Teil eines Maschinenkonzepts für die Verarbeitung von Reaktiv-Polyamid mittels der kosteneffizienten Niederdruck-RTM-Technologie ist. Ziel der Entwicklung ist eine großserientaugliche, robuste und automatisierte Anlage mit kurzer Zykluszeit.

BASF optimiert gleichzeitig ihre ersten Polyamid-Reaktivsysteme für diese wirtschaftlich relevanten und schnellen Fertigungszyklen. Es handelt sich um Zwei-Komponenten-Systeme auf Basis von Caprolactam, passenden Additivsystemen sowie Fasern mit kompatiblen Schlichten. Die Besonderheit dieser Systeme ist ihre im Vergleich zu anderen Reaktivharzen niedrige Viskosität und die langen Fließwege, die sich besonders für die Niederdruck-RTM-Technologie eignen. Beide Unternehmen wollen mit dieser Zusammenarbeit den anionisch polymerisierenden Polyamid 6-Reaktivsystemen zum Markteintritt verhelfen – für eine zukünftige Serienfertigung von thermoplastischen Composite-Strukturbauteilen.

Demonstrator im Bootsbau: Polyamid-Vakuuminfusion und B-Säulen-Prototyp in Hochdruck-RTM

Anhand eines Kajaks demonstriert BASF zusammen mit dem Münchner Industriedesigner Jan Haluszka, dass sich auch die Vakuum-Infusionstechnik (VARI) für die Herstellung von thermoplastischen Reaktiv-Composite-Bauteilen eignet. Das ausgestellte Boot ist mit mehr als 2,6 Metern Länge eines der größten Bauteile, das bisher per Vakuuminfusion aus Reaktiv-Polyamid gefertigt wurde. Es ließ sich bei einem Unterdruck von 0,9 bar in nur 60 Sekunden mit dem niedrig-viskosen Zwei-Komponentensystem füllen. Die Machbarkeitsstudie zeigt, dass die Vakuuminfusionstechnik gerade für die Entwicklung großer Thermoplast-Composites aus Reaktiv-Polyamid eine Option sein könnte.

Und schließlich wird in Paris auch ein erster Faserverbund-Prototyp aus dem Hause Volkswagen gezeigt, der mit einer Hochdruck-RTM Anlage und ebenfalls mit einem Reaktiv-Polyamidsystem der BASF gefertigt wurde. Es handelt sich um eine B-Säulenverstärkung, die 36 Prozent leichter ist als die Stahlvariante aus der Serienproduktion.

Windkraft

Wickeltechnologie und Pultrusion für die Rotorblattfertigung – mit neuem Epoxidsystem und Polyurethanharz
BASF präsentiert auf der JEC zwei neue Materialien, die bei Verfahren zur Herstellung von Bauteilen für die Windenergie eingesetzt werden. Wurzelsegmente für Rotorblätter lassen sich mit der Wickeltechnologie herstellen. Mit dem Baxxodur®-System 6100 kann BASF ein neues Epoxidharzsystem für die speziellen Anforderungen dieser Technologie anbieten: Das vom Germanischen Lloyd zugelassene System verfügt über gute Tränkeigenschaften und weist eine offene Zeit auf, die auch die Produktion größerer Bauteile ermöglicht. Die Wickeltechnologie vereinfacht den aufwändigen Fertigungsprozess für Rotorblätter – so lassen sich Herstellkosten senken.

Um die Rotorblattwurzel sicher an der Nabe zu befestigen, kann ein durch Pultrusion (Strangziehen) hergestelltes faserverstärktes Bauteil aus dem Polyurethanharz Elastocoat® C6226-100 verwendet werden. Zusammen mit Partner Fiberline Composites A/S in Dänemark hat BASF dieses Harz für die Herstellung von pultrudierten Stäben entwickelt. Die Pultrusion erlaubt eine bessere Ausrichtung der Fasern sowie die in-line-Integration einer Metallgewindebuchse. So garantiert das Verfahren eine konstant hohe Produktionsqualität und sehr hohe Stabilität des Bauteils. Zur Herstellung werden zudem weniger Prozessschritte benötigt – dies spart Zeit und Materialkosten. Sowohl das mittels Elastocoat hergestellte Pultrusionsbauteil als auch der 12 Zentimeter dicke Wurzelring aus glasfaserverstärktem Baxxodur sind am Messestand ausgestellt.

Flügelquerschnitt zeigt Bandbreite des Angebots

Als weiteres Exponat präsentiert BASF auf der JEC den Querschnitt eines Windflügels, der die Bandbreite des Unternehmens an Produkten und Lösungen für die Rotorblattherstellung demonstriert – vom Baxxodur-Epoxidharzsystem über den Strukturschaumstoff Kerdyn® aus PET (Polyethylenterephthalat) und die Lackierung mit dem RELEST® Gelcoat-System bis hin zum semi-strukturellen Polyurethanklebstoff Elastan®. Der PET-Schaum sorgt bei statischen und dynamischen Belastungen für Stabilität und kommt daher bevorzugt im Inneren von Rotorblättern zum Einsatz. Kerdyn ist vom Germanischen Lloyd zertifiziert und in den Dichten 80, 100 und 115 Kilogramm pro Kubikmeter verfügbar. Neben der Windindustrie wird der PET-Schaum auch in der Transport-, Bau- und Marineindustrie eingesetzt.

Parallel zum Flügelquerschnitt ist ein Gurt zu sehen, hergestellt aus Carbonfasern, die mit Baxxodur getränkt wurden. Diese Gurte werden auf Grund ihrer Festigkeit und Steifigkeit immer häufiger für große Rotorblätter eingesetzt. Bei der Herstellung im Infusionsverfahren sorgt das Baxxodur-System für eine schnelle und vollständige Durchtränkung des Carbonfasergeleges.

Insgesamt umfasst das Angebot der BASF unterschiedliche Systeme aus Epoxidharzen und Härtern – dies wird dem Trend zu immer größeren Bauteilen ebenso gerecht wie der Erweiterung der dabei eingesetzten Fertigungsverfahren. Der Einsatz sogenannter latenter Härter ermöglicht Anwendern eine deutliche Verlängerung der Verarbeitungszeit bei gleichzeitiger Verkürzung der Produktionszeit um bis zu 30 Prozent.