Sitzbankboden KTM
SPE Award 2024 - 1. Platz in der Kategorie "enabler technology"
Sitzbankboden KTM
Fahrzeughersteller: KTM Technologies GmbH
Rohstoffhersteller: AKRO-PLASTIC GmbH
Werkzeughersteller: Sub-Alliance / Feronyl
Maschinenhersteller: Engel Austria GmbH
Teilehersteller: KTM Technologies GmbH
Weitere Beteiligte: Leibniz Universität Hannover, Institut für Kunststoff- und Kreislauftechnik
In enger Zusammenarbeit mit der Firma Engel und weiteren Partnern hat KTM Technologies GmbH mit ihrer GEMINUS Tape-Sandwich Technologie einen Sitzbankboden entwickelt, der beeindruckende Leistungs- und Umweltziele erreicht:
Eine Gewichtsreduktion um 23%, Bauraumreduktion um 75% und bis zu 85% weniger Global Warming Potential (GWP).
Erfüllung der europäischen Altfahrzeugverordnung 2030.
Sicherstellung der Steifigkeit auf dem Niveau des aktuellen Serienbauteils.
Grundlage bilden thermoplastische Glasfaser-Tapes auf PP-Basis, die an der Ober- und Unterseite des Bauteils, dort wo sie den größten Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften haben, appliziert werden. So wird eine hochsteife Sandwich-Struktur erzeugt, bei der im Vergleich zum Ausgangsbauteil Material reduziert werden kann. Dafür wurde das Standardbauteil neu designed, sodass die Tapes appliziert werden können und die maximale Performance bei einfachem Handling gewährleistet wird. Die Verwendung von Glasfasern bietet eine gute Balance zwischen Performance, Kosten und Nachhaltigkeit. Durch die geringe Dicke der Tapes von 0,2mm wird der benötigte Materialeinsatz auf ein Minimum reduziert, was die Kosten gering hält und das GWP des Bauteils reduziert. Die komplette Rippenstruktur der Seriensitzbank wurde durch die Verstärkungslagen eliminiert und so zusätzlicher kritischer Bauraum für umliegende Bauteile frei gegeben. Zur Reduzierung des GWP`s wurde als Basismaterial anstelle des standardmäßig genutzten fossilen Polypropylens ein biomassenbilanziertes Polypropylen mit 10% Glasfaserverstärkung auf Basis von Speiseölresten verwendet.
Die Applizierung der Tapes erfolgt über automatisiertes Einlegen ins Werkzeug und anschließendem Cold-Shot Spritzgussverfahren in einem einzigen Produktionsschritt, wodurch kein zusätzliches Heizsystem zum Vorwärmen erforderlich ist. Um die Tapes während des Einspritzvorgangs im Spritzgießprozess in Position zu halten, wurde eine spezielle Werkzeugtechnologie mit Vakuumsystem entwickelt, welche die Tapes an den Rändern und Ecken fixiert. Das Basismaterial wurde zur zusätzlichen Gewichtsreduktion mittels chemischen Treibmittels & Präzisionsöffnen geschäumt. Die Tapes wirken dem typischen Performanceverlust durch das Schäumen, sowie der Rissanfälligkeit durch die Kerben im geschäumten Material entgegen. Gleichzeitig werden die, durch den Schwund an den Grenzflächen von homogenem Polymerkern zu Tape auftretenden inneren Spannungen durch die Schaumstruktur reduziert. Somit erhält man spannungsreduzierte und schwundarme Bauteile. Durch optimierte Prozessparameter basierend auf Moldflow-Simulation und Modifizierung des Basismaterials, konnte die stoffschlüssige Verbindung der Materialpartner sichergestellt werden.
Quelle: spe-CE.de
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Geminus-Technologie
Die Absicherung erfolgte über Prüfkörper, Komponententests und Dauerlaufversuche nach KTM-Qualitätsstandards. Die Geminus-Technologie bietet eine optimale Grundlage für Bauteile, die die Grundsätze des konsequenten Ökodesigns hinsichtlich Reduktion des verwendeten Materials und Verlängerung der Materiallebensdauer optimal nutzen. Neben der GWP Reduktion von 85% kann das Bauteil im Closed-Loop-Recycling wiederverwertet werden.
Eingesetzte Techniken:
Tape Einleger zur Versteifung
Schäumen mit Öffnungshub (controlled Mold opening)
Herausforderungen
Die europäische Altfahrzeugverordnung ab 2030 stellt neue Anforderungen an die Motorradindustrie hinsichtlich des Einsatzes recycelter Materialien und der End-of-Life-Szenarien.
Ziel ist es, die Kreislaufwirtschaft zu fördern und zur Erreichung der EU-Umwelt- und Klimaziele beizutragen. Die GEMINUS-Technologie für einen neuen Sitzbankboden erfüllt alle Voraussetzungen für Closed-Loop-Recycling. Durch konsequentes Ökodesign wurde der Materialverbrauch reduziert und das GWP während der Produktion gesenkt. Quantifizierte Analysen mit der LCA-Software von Sphera zeigen, dass im Vergleich zur herkömmlichen Bauweise 27% des GWP des verwendeten Materials eingespart werden können. Mit biobasiertem Thermoplast oder im Closed-Loop-Recycling Szenario sind bis zu 85% Einsparung möglich. Ein entwickeltes Closed-Loop-Recycling Szenario verlängert die Materialnutzungsdauer der Sitzbankböden erheblich. Dies fördert Nachhaltigkeit in Produktion, Betrieb und am Lebensende der Bauteile. Diese Entwicklungen sind wegweisend für zukünftige nachhaltige Produktlösungen in der Motorradindustrie.