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Smartes Fügen und Messen ermöglichen den Leichtbau-Materialmix bei BMW

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Dachrahmen in Karosseriebau und Lackiererei fügen

Mit dem BMW 7er feierte, wie die Experten aus Dingolfing betonen, erstmals ein Mischbauansatz von CFK, Aluminium und höchstfestem Stahl sein Debüt in der automobilen Serienfertigung. Festigkeit und Steifigkeit der Fahrgastzelle erreichten damit ein neues Niveau - bei gleichzeitig reduziertem Fahrzeuggewicht. In der Fügetechnik realisiert die BMW Group die mechanische Verbindung nicht nur durch Kleben sondern auch mithilfe von Blindnieten und Halbhohlstanz-Nieten ohne Vorloch zum Einstecken. Leichtbaukonstruktionen am Dach und an den Teilen, die das Dach tragen sollen, senken außerdem den Schwerpunkt des Fahrzeugs und verbessern gleichzeitig die Fahrdynamik, betont BMW. Zusätzlich sollen CFK-Verstärkungen, die auch am Dachrahmen vorzufinden sind, die Sicherheit des Fahrzeugs im Fall eines Überschlags.

Thermoplastischer Träger für die CFK-Verstärkung

Das CFK-Bauteil ist dabei von Stahl umschlossen. So werde der Dachrahmen deutlich stabiler, ohne aber schwerer zu werden. Die Besonderheit dieser innovativen Verstärkung sei, dass das CFK-Bauteil innen hohl ist. Der zur Herstellung des CFK-Bauteils erforderliche Blasformkern besteht aus einm thermoplastischen Kunststoffschlauch. Dieser dient zunächst als Träger, der mit CFK-Fasern umflochten wird, so BMW. Sei die Harzmatrix per RTM-Verfahren ausgehärtet, könne der Kunststoffkern entfernt werden. BMW unterstreicht, dass Marktbegleiter die Kerne meist nicht wieder entfernen. In Dingolfing aber trägt die Entfernung des Prozesshilfsmittels Kunststoffträger zur Gewichtsreduzierung der Karosserie zusätzlich bei.

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Temperaturführung trickst Ausdehnungsdifferenzen aus

Für die Anbindung des Dachrahmens an die Karosserie gelte es zu berücksichtigen, dass sich die Materialien CFK, Stahl und Aluminium später im Lacktrockner unterschiedlich verhalten werden. Während sich bei CFK eine Erwärmung auf 180 °C quasi nicht auswirkt, dehnen sich Stahl und insbesondere Aluminium deutlich unterschiedlich stark aus, erklärt BMW. Dieser vorübergehende Längenzuwachs mache sich besonders an den Enden des Dachrahmens bemerkbar, also an den Fügestellen zu Vorder- und Hinterbau. Im Karosseriebau darf folglich nur die B-Säule, etwa in der Mitte des Dachrahmens, durch Niete und eine relativ geringe Klebefläche fixiert werden. An den Aufnahmestellen bei Vorder- und Hinterbau werde der Dachrahmen nur vorfixiert. Für die kraftschlüssige Verbindung an diesen Stellen und an der B-Säule sorge dann Klebstoff, der nach dem Abkühlen der Karosserie in die Hohlräume zwischen Stahlblech und CFK injiziert werde. Außerdem kann man den unterschiedlichen Ausdehnungseffekten, die den Materialmix begleiten, durch eine geschickte Temperaturführung austricksen, wie die Experten bei BMW verraten. Das dauere zwar etwas länger als bei anderen Autobauern, schaffe aber viele Probleme aus der Welt.

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