ElringKlinger AG
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Unter Hochdruck

Eine neue Technologie geht bei ElringKlinger in Serie. Durch ein innovatives Innen-Hochdruck-Produktionsverfahren kombiniert mit Thermoplast-Spritzguss lassen sich Metalle in Cockpitquerträgern durch Kunst­stoff-­­Metall-Hybride ersetzen. In China und Kanada sind erste Fertigungslinien für einen deutschen Premiumhersteller an den Start gegangen. Durch ­eine gemeinsame Lizenzvereinbarung kann ElringKlinger die Technologie nun auch anderen Herstellern anbieten.

Man kann noch immer die Freude und Aufregung in seiner Stimme hören, wenn Humphrey Chen von einem sonnigen Tag im Herbst 2014 berichtet. An diesem Tag nahm der Leiter des ElringKlinger-Werks in Suzhou, China, mit seinem Team eine neue Fertigungsanlage für Cockpitquerträger in Betrieb. „Als das erste Bauteil aus der Maschine kam und wir so das Ergebnis unserer langen und harten Arbeit sahen, war ­jeder von uns begeistert“, berichtet Chen. Monatelang hatten er und 15 seiner Mitarbeiter den schlüssel­fertigen Aufbau der Produktionsanlage in Deutschland und bei einem österreichischen Zulieferer begleitet. Wochenlang wurden Werkzeugmacher und Prozesstechniker am Serienwerkzeug am Hauptsitz in Dettingen/Erms, Deutschland, ausgebildet. Und dann verschifften sie die Anlage in 14 Großcontainern nach Suzhou, das rund 100 Kilometer westlich von Shanghai gelegen ist. Seit Anfang 2015 produziert das Werk nun innovative Leichtbauteile in Serie: Cockpitquerträger aus Aluminium und Kunststoff, für die ElringKlinger ein eigenes, patentiertes Produktionsverfahren anwendet.

Cockpitquerträger: mit Hydroform-­Hybridtechnologie hergestellt, der intelligenten Kombination aus Kunst­stoff und Metall
600 BAR
Beim IHU-Verfahren wird Flüssigkeit
mit einem Druck von 600 bar in ein
Aluminiumrohr gepresst. Das Rohr erhält
so die gewünschte Kontur.

Die Technologie hat Zukunft, denn leichtere Fahrzeuge verbrauchen weniger Kraftstoff und produzieren weniger Kohlendioxid. Deswegen hat ElringKlinger kürzlich eine Lizenzvereinbarung für die Hydroform-Hybridtechnologie abgeschlossen – und kann sie damit nun auch anderen Automobilherstellern anbieten. Die im Hochdruckverfahren geformten Hybridbauteile wie Cockpitquerträger und Frontendadapter wiegen nicht nur rund zehn bis 20 Prozent weniger als vergleichbare Bauteile aus Stahlblech, sondern haben auch eine höhere Form- und Maßgenauigkeit mit minimalen Toleranzen. Das ist vor allem deswegen wichtig, weil am Cockpitquerträger eine Vielzahl von Komponenten befestigt wird, beispielsweise die Lenksäule, die Displays und Bedienelemente im Cockpit sowie die Luftauslässe für die Klimatisierung. Für ElringKlinger bedeutet die Hydroform-Hybridtechnologie den Einstieg in den stark wachsenden Markt für Karosserie- und Fahrwerkskomponenten in Leichtbauweise.

„Mehrere Fahrzeughersteller haben Interesse an unserer neuen Leichtbau-Technologie bekundet, und mit einigen sind wir bereits in die Entwicklungsphase eingetreten.“


REINHARD MÜLLER –
Leiter des Geschäftsbereichs Kunststoffgehäusemodule/Elastomertechnik

„Mehrere Fahrzeughersteller haben Interesse an unserer neuen Leichtbau-Technologie bekundet, und mit einigen sind wir sind bereits in die Entwicklungsphase eingetreten“, bestätigt Reinhard Müller, der den Geschäftsbereich Kunststoffgehäusemodule/­Elastomertechnik von ElringKlinger leitet. „Mit dem zügigen Aufbau der Serienproduktion für unseren Pilotkunden haben wir unter Beweis gestellt, dass wir die Technologie auch in anderen Weltregionen anbieten können.“ Denn zur ersten Anlage ist mittlerweile eine zweite Fertigungslinie im chinesischen Suzhou hinzugekommen, die ebenfalls den deutschen Premiumhersteller in Asien bedient. Und für dessen amerikanische und südafrikanische Produktion baute ElringKlinger kürzlich am kanadischen Standort in Leamington eine weitere Fertigungslinie in Rekordzeit auf. Im Januar 2015 wurden die ersten Teile für die Anlage angeliefert, im August startete bereits die Serienproduktion.

11.000 KM
Luftlinie sind die Standorte Leamington und Suzhou voneinander entfernt, an denen die neuen Produktionslinien für HFH-Bauteile eingerichtet wurden.
In engem Austausch: Das Team in Leamington konnte unmittelbar von den Erfahrungen profitieren, welche die Kollegen in Suzhou beim Produktionsaufbau gesammelt haben.
 

In Kanada konnte ElringKlinger dabei von den Erfahrungen profitieren, die beim Aufbau der Produktion in China gesammelt wurden. „Mit der Projektleitung in Dettingen, den chinesischen Kollegen und unserem Kunden haben wir stark vernetzt gearbeitet. Deswegen konnten wir den Serienanlauf fünf Monate früher als geplant realisieren“, berichtet Thomas Bächle, der das Werk in Leamington leitet. Zunächst richteten Bächle und sein Team eine 2.000 Quadratmeter große, ungenutzte Halle her, in der früher Zylinderkopfdichtungen hergestellt wurden. Dann installierten sie die einzelnen Teile der Anlage: etwa die Umform-Werkzeuge, die vom zu ElringKlinger gehörenden Werkzeug-Spezialisten Hummel-Formen entwickelt wurden, oder die Spritzgussmaschinen und Roboter, die von einem österreichischen Lieferanten zugeliefert wurden. ­Eine wichtige Rolle spielen auch die Montagezellen, in denen die Hybridbauteile nach dem Formen bearbeitet werden.

„Mit der Projektleitung in Dettingen, den chinesischen Kollegen und unserem Kunden haben wir stark vernetzt gearbeitet. Deswegen könnten wir den Serienanlauf fünf Monate früher als geplant realisieren.“


THOMAS BÄCHLE –
Werksleiter in Leamington, Kanada

Bei der Hydroform-Hybridtechnologie kommt in der Spritzgussmaschine ein Kombi-Werkzeug zum Einsatz, das Innenhochdruck-Umformen und Kunststoffspritzguss miteinander vereint. Zunächst wird ein dünnwandiges Aluminiumrohr mechanisch vorgeformt und von einem Roboter ins Werkzeug eingelegt. Dann wird mit Hilfe eines Hochdruck-Aggregats kaltes Wasser mit einem Druck von 600 bar ins Innere des Rohrs geleitet. Dadurch dehnt sich das Rohr um etwa fünf Prozent aus und bekommt ganz präzise seine endgültige Form. Handelt es sich um einen Cockpitquerträger, dann bildet das geformte Rohr die Querstange zwischen den A-Säulen, auf der nun die Kunststoffteile angebracht werden.

Dazu startet im selben Werkzeug der Spritzgussprozess. Hierbei wird geschmolzener, 300 Grad Celsius heißer Kunststoff auf das geformte Aluminiumrohr aufgespritzt. Der Druck beträgt dabei ebenfalls 600 bar. Der durch das Wasser erzeugte Gegendruck im Inneren des Rohrs verhindert das Kollabieren des Metallrohrs während des Bearbeitungsprozesses. Nachdem das Bauteil ausgekühlt und damit formstabil ist, wird ­es wiederum von einem Roboter entnommen und den nachfolgenden Bearbeitungsprozessen zugeführt. So kann man eine Vielzahl von Kunststoffelementen in einem Arbeitsgang auf dem Cockpitquerträger befestigen und in ihre endgültige Form bringen.

Mit der Hydroform-Hybridtechnologie können neben Cockpitquerträgern auch Frontendträger und Frontend­adapter in Leichtbauweise hergestellt werden, an denen beispielsweise die Scheinwerfer und die Stoßfänger­abdeckungen befestigt sind. Für diese Bauteile bereitet ElringKlinger an den Standorten in China und Kanada die Serienfertigung derzeit vor. Humphrey Chen und Thomas Bächle stehen die nächsten Herausforderungen bevor.