Wie wir Leichtbau massentauglicher machen Sandra Reemers 26. März 2015, Wesseling
Neues Konzept für neue Materialien: Hybride Polymersysteme Evonik will die Produktion von Verbundwerkstoffen massentauglicher machen.
Wesentliche Hebel für effiziente Mobilität Leichtbau Schmierstoffe Reifen 26. März 2015 F&E-Pressegespräch Wie wir Leichtbau massentauglicher machen Seite 3
Verbundwerkstoffe für nachhaltige Mobilität Trends im Fahrzeugbau und in der Luftfahrt Ressourcenschonung und verringerte CO 2 -Emissionen Passive Sicherheit Multifunktionale Bauteile Freiheit beim Design Merkmale von Verbundwerkstoffen Sind leicht Sind mechanisch extrem stabil Vereinen unterschiedliche Materialeigenschaften Ermöglichen maßgeschneiderte Eigenschaften 26. März 2015 F&E-Pressegespräch Wie wir Leichtbau massentauglicher machen Seite 4
Aufbau von Verbundwerkstoffen Fasern (Glas oder Carbon) Polymermatrix Verbundwerkstoff Zahlreiche Materialkombinationen und Herstellungstechnologien Vielfältige Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten 26. März 2015 F&E-Pressegespräch Wie wir Leichtbau massentauglicher machen Seite 5
Umfangreiches Know-how bei Verbundwerkstoffen Verbundwerkstoffsystem (Sandwich) Thermoplaste Zwischenschicht Faser Duroplaste Vernetzer Modifizierer für Duroplaste Schaumkern Additive/ Rheologie-Hilfsmittel Matrix Kleb-/Dichtstoff 10.000-fach vergrößert 26. März 2015 F&E-Pressegespräch Wie wir Leichtbau massentauglicher machen Seite 6
Verbundwerkstoffe bereits in einigen Fahrzeugklassen Anwendungsbeispiele Dach Karosseriekomponenten Motorhauben Verkleidungsteile Kofferraumdeckel 26. März 2015 F&E-Pressegespräch Wie wir Leichtbau massentauglicher machen Seite 7
Verbundwerkstoffe sind ein attraktiver Wachstumsmarkt Der Markt für kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) 18 Umsatz [in Mrd.$] 16 Luftfahrt 14 12 10 Windkraft 8 6 Automobil 4 Sport/Freizeit 2 Bauwesen 0 2014 2020 Gesundes und stetiges Wachstum (CAGR: 6-11%) Stabilität durch die Segmente Luftfahrt, Windkraft sowie Sport und Freizeit Erhebliches Wachstumspotenzial im Segment Automobil Technologieentwicklung entscheidend für Erfolg Quelle: CCeV Marktbericht 2014 26. März 2015 F&E-Pressegespräch Wie wir Leichtbau massentauglicher machen Seite 8
Herausforderung für die Massenproduktion Gesamtkosten eines lackierten Bauteils aus Verbundwerkstoff Lackierung (Handarbeit) Prozesse (ungeeignet für Massenproduktion) Hohe Technologiekosten Derzeit kein verstärkter Einsatz von Verbundwerkstoffen in allen Fahrzeugen Carbonfaser Polymermatrix (schematisch) 2014 Vision 26. März 2015 F&E-Pressegespräch Wie wir Leichtbau massentauglicher machen Seite 9
Ziel von Evonik: Effiziente Herstellung von Verbundwerkstoffen Ökologische Herstellung der Halbzeuge Geringer Energieeintrag Vermeidung von Lösungsmitteln Verarbeitung zu Bauteilen vereinfachen Hohe Prozessgeschwindigkeiten Hohe Prozessstabilität/ minimaler Ausschuss Ziel Hybride Polymersysteme Teure Fasern möglichst effektiv nutzen Wenig Verschnitt bei Halbzeug- und Bauteilherstellung 26. März 2015 F&E-Pressegespräch Wie wir Leichtbau massentauglicher machen Seite 10
Gesucht: Das Beste aus zwei Welten Thermoplastische Matrix (Polymerketten nicht vernetzt) Duroplastische Matrix (Polymerketten irreversibel vernetzt) Einfach zu verarbeiten und gut recyclierbar Exzellente mechanische Eigenschaften, aber längere Verarbeitungszeiten Herausforderung Verbundwerkstoff mit exzellenten mechanischen Eigenschaften, der sich einfach verarbeiten lässt 26. März 2015 F&E-Pressegespräch Wie wir Leichtbau massentauglicher machen Seite 11
Eine Lösung: Reversible hybride Polymersysteme Hybride Polymersysteme vereinen thermoplastische Verarbeitung mit duroplastischen Eigenschaften Abkühlen Erwärmen Thermoplast schnelle Verarbeitung, formbar, gute Recyclierbarkeit, schweißbar Duroplast sehr gute mechanische Eigenschaften Abkühlen Erwärmen 26. März 2015 F&E-Pressegespräch Wie wir Leichtbau massentauglicher machen Seite 12
Pilotproduktion von Halbzeugen und Musterbauteilen Entwicklung geeigneter Prozessketten Zusammenarbeit mit Halbzeug-Anbietern, Anlagenherstellern und Verarbeitern von faserverstärkten Kunststoffen Halbzeug Erhitzen Abkühlen (~ 30 sec.) Geformtes Bauteil 26. März 2015 F&E-Pressegespräch Wie wir Leichtbau massentauglicher machen Seite 13
Wie wir Leichtbau massentauglicher machen Hybride Polymersysteme: einfach zu verarbeiten, mechanisch robust Prinzip der reversiblen Vernetzung als ein Beispiel für hybride Polymersysteme Materialeigenschaften auch nach mehrmaligem Erwärmen stabil Pilotproduktion von Halbzeugen läuft Erste Kunden bereits bemustert Marktreife voraussichtlich ab 2018 26. März 2015 F&E-Pressegespräch Wie wir Leichtbau massentauglicher machen Seite 14