Wissenschaftler der TU Chemnitz entwickeln mit Unternehmen in Thüringen und Polen eine 26 Prozent leichtere Kopfstütze für einen Kindersitz und erarbeiten technische Grundlagen zu deren ressourcenschonenden Herstellung.
Ein geeigneter Kindersitz im Auto sollte vor allem drei Kriterien erfüllen: einen hohen Grad an Sicherheit garantieren, ein geringes Gewicht besitzen und einfach zu handhaben sein. Zur optimalen Erfüllung dieser Punkte sowie einer wirtschaftlicheren Bauteilfertigung leisten Forschern der Professur für Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung (SLK) der TU Chemnitz einen wichtigen Beitrag. In einer internationalen Forschungskooperation mit dem polnischen Kindersitzhersteller Avionaut sowie dem thüringischen Kunststoffunternehmen Polycomb entwarfen sie eine ultraleichte Kopfstütze, die zudem durch eine verbesserte Crashperformance glänzt und die Voraussetzungen für eine vorteilhafte Bauteilproduktion schafft.
An der TU Chemnitz wurde ein umgeformtes Organoblech für die lokale Versteifung der Kopfstütze entwickelt. „Das sind Fasergewebe, die von einer Kunststoffmatrix umschlossen sind. Sie zeichnen sich durch ihre besondere Steifigkeit, Festigkeit sowie ihr geringes Gewicht aus und eignen sich damit ideal für den Einsatz in Leichtbauanwendungen, zum Beispiel im Flugzeug- oder Automobilbau“, erläutert Norbert Schramm, Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Professur SLK.
Die Mitarbeiter von Polycomb in Auengrund (Thüringen) fertigten die Preform. Dazu gehörte ebenso die Kopfstützenträgerplatte, die zur Integration der Kopfstütze in die Rückenlehne des Sitzes benötigt wird. Der Kindersitzhersteller Avionaut in Wreczyca Wielka (Polen) gab als Auftraggeber geeignete Materialien vor und realisierte die Überschäumung der Kopfstütze mit Schaumperlen aus thermoplastischen Kunststoffen durch das energiesparende Partikelschaum-Verbund-Spritzgießen sowie die Fertigstellung eines Demonstrators. Die neuentwickelte Kopfstütze eines Kindersitzes für Kinder in der Gewichtsklasse von 9 bis 36 Kilogramm ist 26 Prozent leichter als ein vergleichbares Standardbauteil.
Gefördert wurde die Technologieentwicklung durch die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) sowie durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM).
Stichwort: Partikelschaum-Verbund-Spritzgießen (PSVG)
Beim Partikelschaum-Verbund-Spritzgießen handelt es sich um einen gekoppelten Prozess: In der ersten Stufe wird ein Einleger aus einem Organoblech in einem Spritzgießwerkzeug mit Wendeplatte umgeformt und mit einer kurzglasfaserverstärkten Kunststoffmatrix hinterspritzt. Anschließend wird die so gefertigte Preform auf der Maschine in ein zweites Werkzeug gedreht und überschäumt. Da keine Zwischenlagerung und somit keine Abkühlung sowie erneute Aufwärmung notwendig sind, ist dieses Fertigungsverfahren besonders ressourcenschonend, denn die Wärmeenergie, die im ersten Schritt eingebracht werden muss, kann im zweiten Schritt weiter genutzt werden. Hier hat der Grundgedanke der sogenannten bivalenten Ressourceneffizienz Anwendung gefunden, der dem Leitbild des Exzellenzclusters MERGE der TU Chemnitz entspringt und darauf zielt, sowohl in der Nutzung als auch in der Produktion Energie einzusparen. Eine zusätzliche Einsparung im Herstellungsprozess resultiert aus dem Fakt, dass das Bauteil einbaufertig aus dem Werkzeug kommt.
