Darum ist Kunststoff ein nachhaltiger Werkstoff

»Technische Kunststoffe im Auto sind für einen langlebigen, umwelteffizienten Gebrauch bestimmt und fester Bestandteil nachhaltiger Mobilität.«

Michael Zobel, Leiter des Geschäftsbereichs High Performance Materials

High-Performance-Kunststoffe geben Antworten auf die zentralen Herausforderungen zukunftsfähiger Mobilität: Sie sind wirtschaftlich, praxistauglich und erfüllen hohe technische Ansprüche.

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Starke Faktoren treiben die Elektromobilität voranDieselskandal, strengere Emissions- und Grenzwerte sowie Nachhaltigkeitsinitiativen von Städten und Regierungen zeigen Wirkung: E-Autos erzielen rasante Verkaufserfolge. 2018 stieg die Zahl der weltweit verkauften Batteriefahrzeuge um 73 Prozent. Auch Deutschland zählt zu den Top-Five-Märk-ten für E-Autos. Als Hemmnisse gelten jedoch nach wie vor:á Der Kaufpreis der Elektroautos ist hoch.á Die Batteriereichweite ist beschränkt.á Die Ladeinfrastruktur ist noch unterentwickelt.

Auf diese Herausforderungen geben High-Performance-Kunst-stoffe und Verbundmaterialien, wie sie LANXESS in seinen Laboren und mit Kunden entwickelt, Antworten:

»Ob E-Antriebe, assistiertes oder autonomes Fahren – der Automobilbau steht vor einem großen Wandel. Er braucht maßgeschneiderte Produkte, die in puncto Flamm- schutz, elektrischen Eigenschaften und Ökologie internationale Normen erfüllen.«

Anika van Aaken, LANXESS

á Sie machen die Fahrzeuge leichter – ein wichtiger Faktor für höhere Reichweite.

á Sie eignen sich perfekt für die Bedingungen moderner Mobilität, denn Strom spielt im Auto eine immer größere Rolle. Mit den richtigen Kunststoffadditiven lässt sich der Elektrokorrosion entgegenwirken. Flammgeschützte Kunst-stoffe geben Insassen im Brandfall mehr Zeit zu entkommen.

á Sie ermöglichen eine effiziente Fertigung von Bauteilen. Damit können sie einen Beitrag zu günstigeren Verkaufsprei-sen von E-Autos leisten.

High-Performance-Kunststoffe: leicht und stabilAuf den Branchenereignissen 2019 präsentiert LANXESS Anwendungen, die für Autohersteller Kostenvorteile und im Fahrzeug hohe Sicherheit bedeuten. Zum Beispiel:á LANXESS arbeitet mit Hochdruck an Materialinnovationen

für Hochvoltbatterien. Ein Beispiel ist eine glasfaserver-stärkte Durethan®-Neuentwicklung, die wegen ihrer Festig-keit ideal für Batteriezellrahmen und Endplatten geeignet ist. Sie ist halogenfrei flammgeschützt und widersteht elektrischer Spannung. Hochvoltsicherheit ist ohne Kunststoffe kaum möglich.

á Neue Compounds auf Basis von Polyamid 6, günstiger als solche aus Polyamid 66 und dabei ebenso leicht und stabil, eignen sich unter anderem für Fahrwerkslager und Sitzschalen.

á Tepex®: Diese endlosfaserverstärkten, plattenförmigen Verbundwerkstoffe auf Kunststoffbasis haben sich in der Massenfertigung von Leichtbauteilen etabliert. Auch als Tür-modulträger und bei Frontends kommen sie zum Einsatz. Weitere Serienanwendungen zeichnen sich ab.

á Neue Technologien wie die Hohlprofil-Hybridtechnik erlau-ben es, die Vorteile von Metallen und Kunststoffen gezielt miteinander zu kombinieren – und zwar auch für Bauteile, die stark belastet werden. Hohlprofile sind stabiler als Bleche und lassen sich dank cleverer Entwicklungsarbeit in einem einzigen Arbeitsgang und in Großserie fertigen. Mehr noch: Die Investitionen in zusätzliche Anlagen sind gering, die Produktionszyklen kurz.

Eine wirtschaftliche Fertigung von E-Fahrzeugbauteilen unter-stützt den Markterfolg der sauberen Stromer.

Langlebiges Material mit vielseitigem NutzenTechnische Kunststoffe im Auto sind für einen langlebigen, umwelteffizienten Gebrauch bestimmt und enden nicht, wie Verpackungen, nach kurzer Nutzung als Müll. Das Thema Recycling steht für LANXESS nichtsdestoweniger hoch auf der Agenda. So entwickelte die LANXESS Tochter Bond- Laminates neue Tepex®-Produkttypen, die aus rezyklierten Fasern bestehen. „Versuche an ersten Materialproben zeigten bereits, dass diese Rezyklattypen in puncto mechanische

Mehr Power für Batterien

Auch im Herzen der Lithium-Ionen-Akkus, den Zellen, tragen Materialien von LANXESS zu mehr Leistung bei, zum Beispiel:á Eisenoxidpigmente für die Kathoden haben eine hohe

Lebensdauer und erlauben das schnelle Laden der Batte-rie bei hohen Ladeströmen.

á Die Kapazitäten der Batterien lassen sich durch Dispersio-nen von Kohlenstoffnanoröhrchen steigern, die in Katho-den und Anoden zum Einsatz kommen.

á Ionenaustauscherharze der Marke Lewatit® sind in der Extraktion und Gewinnung von batteriefähigem Nickel und Cobalt sowie zur Aufreinigung von hochreinem Lithium bewährt.

á LANXESS ist einer der führenden Hersteller von Fluss-säure und Phosphortrichlorid, zwei wichtigen Ausgangs-stoffen für Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6), das sich als Standardleitsalz in Elektrolyten für Lithium-Ionen- Zellen etabliert hat.

Kunststoffe im E-Auto sorgen für mehr Schutz und Leichtigkeit.

• Bauteile für Ladesysteme im Auto

• Ladeklappendeckel• Durchlade beim Rücksitz• Stoßfängerträger• Heckklappen• Parkbremsen

• Ladesysteme • Gehäuseteile für

Elektromotoren• Ladeluftrohr• Bremspedal• Pedallagerböcke• Frontend• Gehäuse für

Anzeigesysteme

• Airbaggehäuse• Triebwerksschutz• Zellhalter• Airbag• Fahrwerkslager• Dämpferkolben

• Gehäuse von Aktuatoren• Unterbodenverkleidungen• Sitzschalen• Getriebeölwanne• Endplatten von Modulen

sowie Medienleitungen

• Türen, Türgriffe• Türmodulträger• Gehäuseteile von

Steuergeräten• Batteriegehäuse• Spacer

• Träger und Zellhalter für Batteriesysteme

• Modulabdeckungen und -trenner

• Hochvolt-Konnektoren

»Kunststoffe haben eine zentrale Bedeutung für die neue Mobilität. Die Substitution metalli-scher Werkstoffe ist ein bedeutender Schritt zur Verbesserung der Wirt- schaftlichkeit von E-Fahrzeugen.«

Axel Tuchlenski verantwortet bei LANXESS die weltweite Produkt- und Anwendungs- entwicklung im Unternehmensbereich High Performance Materials und ist Vorstandsmitglied des Vereins „kunststoffland NRW“.

Die Transformation vom Verbrenner zum Stromer zwingt Auto-industrie und Zulieferer, neue Wege zu beschreiten. Kunst-stoffe rücken dabei mehr denn je ins Zentrum der Debatte um zukunftsfähige Mobilität. Ihre Bedeutung reicht weit über den Leichtbau hinaus, denn Kunststoffe stehen für Langlebigkeit, Designfreiheit, Sicherheit und Effizienz, wie nachfolgende Beispiele verdeutlichen:á Starke elektrische Ströme im Auto lösen Sicherheitsfragen

aus: Schutz vor Spannung und Brand sind hier elementare Anforderungen. Das heißt, dass die Werkstoffe eine gute elektrische Isolation sowie zuverlässigen Flammschutz auf-weisen müssen. Mit Hochleistungskunststoffen lassen sich solche Eigenschaftskombinationen erzielen.

á Lade- und Entladevorgänge von Batterien erzeugen Wärme, die im elektrischen Antriebsstrang zu Temperaturspitzen führen kann. Dies beeinträchtigt Leistung und Lebensdauer der Batterie. Daher kommt der gezielten Temperaturrege-lung in Elektrofahrzeugen große Bedeutung zu. Hier helfen neuartige Kunststoffe, die über eine gute Wärmeleitfähigkeit verfügen, denn eigentlich sind Kunststoffe für ihre wärmeiso-lierenden Eigenschaften bekannt.

á Autonomes Fahren bedeutet mehr Sensorik im modernen Fahrzeug. Die Werkstoffauswahl für Sensoren und elektroni-sche Komponenten ist dabei extrem komplex. Beständigkeit gegen Temperatur und Feuchtigkeit sowie Maßhaltigkeit, Verschweißbarkeit und Transparenz für Laser und Radar sind Beispiele für Anforderungen, die über den gesamten Lebenszyklus des Fahrzeuges erfüllt sein müssen, um ein vorzeitiges Versagen der Bauteile zu verhindern.

Der Materialwechsel: ein entscheidender SchrittDer elektrische Antriebsstrang besteht heute noch zum größten Teil aus metallischen Werkstoffen. Wer Materialien wie Stahlblech und Aluminium durch Kunststoffe und Verbund-materialien ersetzt, geht neue Wege – und das Substitutions-potenzial ist enorm.

Kunststoffe bieten dem Ingenieur mehr Gestaltungsfreiheiten beim Design von Bauteilen, und sie erlauben mehr Funktions-integrationen im Fertigungsprozess. Das spart Kosten und Ge-wicht. Oft herrscht bei Original Equipment Manufacturers und

Zulieferern noch Unsicherheit über den optimalen Materialmix für Elektrofahrzeuge. Insbesondere bei Kunststoffen muss das komplexe Werkstoffverhalten berücksichtigt werden. Darum unterstützen wir unsere Kunden dabei, denn die gesamte Fahrzeugarchitektur steht aktuell auf dem Prüfstand, um den elektrischen Antriebsstrang der Zukunft leichter, effizienter und schlussendlich wettbewerbsfähiger zu machen. So geben wir beispielsweise Empfehlungen für die Materialauswahl, die exakt zur Anwendung passt, beraten bei der Gestaltung des Bauteils und stellen Kennwerte für die Auslegung wichtiger Belastungsfälle bereit. Mit Analysen zu Machbarkeit, Kosten, Gewicht und Fertigung schaffen wir für unsere Kunden Klarheit in puncto Rentabilität der Neuerung. Dies ist wichtig für ihre späteren Investitionsentscheidungen.

Wir brauchen Topstandards für E-MobilitätEine große Herausforderung ist, dass für viele Anwendungen der Elektromobilität und des autonomen Fahrens die Anfor-derungen noch nicht festgelegt sind oder sich in Diskussion befinden. Je nach Land, Automobilhersteller oder Zulieferer können sie unterschiedlich ausfallen. LANXESS arbeitet eng mit Entwicklungspartnern aus der Auto- und Elektro-/Elektro-nikindustrie zusammen, um Anwendungen aus Kunststoff im Markt zu etablieren und so zur Definition von Standards beizu-tragen. Davon profitiert unser Innovationsstandort und jeder, der sichere, zukunftsfähige und bezahlbare Fahrzeuge will.

»Neue Konzepte sind gefragt«

Erfahren Sie mehr über die Rolle von High-Performance-Materialien für die Mobilität der Zukunft:

→webmagazine.lanxess.com/de →new-mobility.lanxess.com

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Eigenschaften und Flammwidrigkeit ebenbürtig zu ihren Pendants aus Neuware sind“, erläutert Dirk Bonefeld von Bond-Laminates.

Leichtbau bedeutet InvestitionenLANXESS erweitert seine Kapazitäten in Brilon und Krefeld, um der steigenden Nachfrage nach den innovativen Werkstoffen gerecht zu werden. Auch in Changzhou in China expandiert die Produktion von High-Performance-Kunststoffen:á Am Bond-Laminates-Standort Brilon entsteht eine neue Ferti-

gungshalle mit neuen Produktionslinien. Das Investitionsvolumen liegt im einstelligen Millionenbereich. In diesen Wochen ist Betriebsbeginn.

á In Krefeld startet eine neue Anlage für die technischen Kunst-stoffe Durethan® und Pocan®. Zudem erweitert LANXESS dort seine Lagerkapazitäten. Die investierte Summe liegt im mittleren zweistelligen Millionenbereich.

á In Changzhou wird gerade ein 20-Millionen-Euro-Werk für Hoch-leistungskunststoffe fertig. Auch hier werden Durethan® und Pocan® für die Automobilbranche sowie die Elektro- und Elektro-nikindustrie produziert.

Mehr Antrieb für die AlternativenOb es um Extremanforderungen an stromführende Bauteile in Hochvoltbatterien geht oder um opti-malen Crash-Schutz: Für alle Fragen, die innova-tionsbereite Autohersteller und Zulieferer zu Kunst- und Verbundstoffen haben, steht bei LANXESS eine neue Expertengruppe, das e-Powertrain-Team, zur Verfügung. Es koordiniert den Know-how-Trans-fer zwischen den LANXESS Zentren zur Anwen- dungs- und Verarbeitungsentwicklung in allen wich-tigen Wirtschaftsregionen der Welt. Das heißt: Kunden rund um den Globus können sich von den Fachleuten bei der Materialumstellung umfassend begleiten lassen. Das minimiert deren technisches und finanzielles Risiko.

Die e-Powertrain-Team-Services reichen von der Entwicklung neuer Verbindungen mit hochspeziel-len Eigenschaftskombinationen über Tests des ferti-gen Bauteils bis zum Support bei der Fertigung. LANXESS rechnet damit, dass rund 90 Prozent der 2035 hergestellten 120 Millionen Fahrzeuge in unterschiedlichen Formen elektrifiziert sein werden. Da gibt es für die Spezialisten viel zu tun.

Fragen zur Mobilität der Zukunft? Das e-Powertrain-Team von LANXESS gibt Antworten. Von links: Stefan Theiler, Julian Haspel, Sarah Luers, Anika van Aaken, Martin Wanders, Christopher Höfs.

E-Fahrzeuge, Mobilitätsdienste und autonomes Fahren erfordern leistungsfähige Werkstoffe. Experte Axel Tuchlenski erklärt, warum entsprechende Innovationen die Wettbewerbsfähigkeit stärken.