Weltneuheit: Kunststoff-Aluminium-Hybriddesign für hoch beanspruchte Flüssigfiltermodule

Ludwigsburg/Hannover, 19. September 2018 – Seit vielen Jahren hat sich Kunststoff als vielseitiger Werkstoff für einen breiten Anwendungsbereich in Nutzfahrzeugen und in Pkws bewährt. Einsatzgrenzen bestehen im Bereich thermisch und mechanisch hoch belasteter Bauteile, da die relevanten Kunststoffe nur begrenzte Festigkeits- und Steifigkeitswerte erreichen.

Druckbelastete Flüssigkeitsfiltermodule für Öl und Kraftstoff werden für Pkw-Anwendungen schon seit 2003 in Kunststoff ausgeführt, als MANN+HUMMEL das erste Kunststoffölmodul in Serie brachte. Wegen der bei Nutzfahrzeugen deutlich höheren Belastungen werden dort nach wie vor Filtermodule aus Aluminium eingesetzt. Das durch die Baugröße bedingte höhere Bauteilgewicht und die längere Einsatzzeit haben bisher eine Verwendung von Kunststoffmodulen nicht erlaubt. Um dieser Herausforderung zu begegnen, hat MANN+HUMMEL ein Kunststoff-Aluminium-Hybriddesign für die Verwendung bei hochbelasteten Anwendungen entwickelt. Mit diesem neuartigen Ansatz ist es möglich, dem vielseitigen Werkstoff Kunststoff für diese herausfordernden Anwendungen die notwendige Robustheit zu geben und das Einsatzspektrum zu erweitern.

Kunststoff-Aluminium-Hybridbauweise
Hybride Systeme haben grundsätzlich die Aufgabe, durch die Verwendung unterschiedlicher Materialien oder Funktionen ein neues Produkt zu generieren, das in seinen Gesamteigenschaften den Eigenschaften der Einzelkomponenten überlegen ist. In diesem Fall wird durch die Kombination einer metallischen Komponente mit Kunststoff ein System geschaffen, das die Leistung der Einzelmaterialien übertrifft.

Aluminium hat sich seit Jahren als Werkstoff für Nutzfahrzeug-Flüssigkeitsfiltermodule etabliert. Es bringt die notwendige mechanische Festigkeit und Temperaturbelastbarkeit mit, um den Lebenszyklus eines Nutzfahrzeugs ohne Störung zu überstehen Zudem ist es als Druckguss-Bauteil in den Möglichkeiten der Formgebung flexibel. Mit mehrteiligen Werkzeugen können auch komplexe Geometrien abgebildet werden. Um ein funktionsfähiges Flüssigkeitsfiltermodul fertigzustellen, sind am Druckguss-Rohteil weitere spanende Bearbeitungsschritte notwendig, um beispielsweise. Dichtflächen oder Gewinde einzuarbeiten. Beim Spritzgießen hingegen können z.B. Gewinde, Dichtflächen oder hydraulische Anschlüsse direkt in die Formgebung integriert werden, ohne dass weitere Bearbeitungsschritte erforderlich sind. Mit dem Entfall der spanenden Bearbeitung reduziert sich der Aufwand für die Reinigung der Filtergehäuse, um die erforderliche Bauteilsauberkeit des Moduls zu erreichen.

Um die Vorteile beider Werkstoffe zu kombinieren, hat MANN+HUMMEL eine Technologie entwickelt, die die mechanische Festigkeit des Metalls mit der flexiblen Gestaltungsfähigkeit von Kunststoff vereint. Dazu wird mit einem Skelett aus Aluminium an den hochbelasteten Stellen die notwendige Stabilität sichergestellt. Dieses Aluminium-Skelett wird dann mit einer Funktionshülle aus Kunststoff ummantelt, in der alle flüssigkeitsführenden Elemente angeordnet sind. „Wir arbeiten stets daran, unsere Kunden mit kosteneffizienten und innovativen Lösungen zu begeistern“, sagt Dr. Pius Trautmann, Leiter Flüssigkeitsfiltersysteme im Bereich Heavy Duty & Industrie.

Am Beispiel eines transparenten Kraftstofffiltermoduls (siehe Pressefoto) ist zu erkennen, wie ein solches Bauteil aufgebaut wird. Alle hochbelasteten Bereiche wie Flanschverschraubungen oder Deckelgewinde sind mit dem Aluminium-Skelett verstärkt und erhalten damit die Festigkeit und Belastbarkeit des metallischen Werkstoffs. Das Aluminium nimmt die lokal großen mechanischen Kräfte auf und verteilt sie. Die Kunststoffkomponente umschließt als Hülle das Metall und enthält das Filterelement und die Flüssigkeitsführung. Die Anschlusselemente für den Zu- und Ablauf des Kraftstoffs werden direkt aus Kunststoff angeformt.

Die Gestaltung eines Hybridmoduls verlangt eine intensive Zusammenarbeit zwischen Design und Fertigung, da nur durch enge Abstimmung ein Bauteil entsteht, das als Hybridmodul auch prozesssicher hergestellt werden kann. MANN+HUMMEL verfügt über langjährige Erfahrung und Kompetenz in der Gestaltung und Herstellung von komplexen, hochbelasteten Kunststoffbauteilen, die ein solches Konzept möglich machen.

Ansprechpartner

Harald Kettenbach
Vice President Corporate Communications
Miriam Teige
Manager Corporate Communications