Kordsa und Ford Otosan entwickeln Composite-Blattfedern für schwere Lkw

Kordsa (Istanbul, Türkei), globaler Lieferant von Reifen- und Baubewehrungen sowie Composite-Technologie, hat kürzlich durch Übernahmen mehrerer US-Unternehmen seine Luftfahrtkapazitäten erweitert. Auch im Automobil- und Schwerlastbereich erweitert das Unternehmen sein Angebot – belegt durch den Vortrag auf dem Turk Kompozit 2019 Composite Summit (10.–12. Oktober, Istanbul): „Kordsas Materialentwicklung für Composite-Blattfedern-Produktion für schwere Nutzfahrzeuge.“

Die Präsentation beleuchtete die gemeinsam mit Ford Otosan entwickelte Technologie, die Fahrgestellsysteme von Ford Trucks entlastet und strukturelle Gesundheitsüberwachungssysteme für Prozessoptimierung, Bauteilqualifikation und Online-Zustandsüberwachung umfasst.

Fahrgestellkomponenten: Größter Hebel für Gewichtsreduktion

Kordsa erklärt, dass Fahrgestellkomponenten eine einzigartige Chance für Composites darstellen: Sie machen den größten Einzelanteil am Fahrzeuggewicht aus, sind aber strukturelle Bauteile unter sich wiederholenden dynamischen Lasten.

Ziel von Kordsa und Ford Otosan: CO₂-Emissionen reduzieren, Kraftstoffeffizienz und Nutzlast durch eine Composite-Blattfeder steigern, die das Gewicht um 75 % gegenüber Stahl verringert. Dies reduziert auch die ungefederte Masse für Folge-Gewichtsreduktionen in anderen Systemen und verbessert den Komfort durch geringere Geräusch-, Vibrations- und Härtewerte (NVH).

Herausfordernde Zielvorgaben

Die Anforderungen an diese Schwerlast-Composite-Blattfeder sind anspruchsvoll:

• Achslast: 13,4 Tonnen
• Lange Ermüdungslebensdauer: mindestens 1 Million Kilometer
• Dicke: bis 110 mm
• Ausreichend hoher Fasergehalt und niedriger Porengehalt
• Glasübergangstemperatur (Tg): 120–150 °C
• Produktionsrate: bis 10.000 Teile/Jahr → Zykluszeit unter 1 Stunde
• Kosten wettbewerbsfähig

Prozesswahl: Prepreg-Pressformen

Kordsa und Ford Otosan wählten Prepreg-Pressformen für die Fähigkeit, homogene Harzverteilung und optimierte Steifigkeit durch verbesserte Faserausrichtung mit weniger Verzug und reduzierter Dickenvariation zu liefern – bei hoher Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit.

Kordsa fertigte diverse unidirektionale Kohlefaser- und Glasfaser/Epoxid-Prepreg-Chargen und führte vollständige Materialcharakterisierungen durch, um die für Ford Otosan benötigten CAE-Eingabedaten zu entwickeln. Anschließend wurde der Lastfall für einen Prototyp-Schwerlast-Blattfeder vollständig detailliert und Faser-Bragg-Gitter-Sensoren (FBG) zur Lastverifikation und Untersuchung von Produktionsparametern sowie Ermüdungseigenschaften eingesetzt.

Ergebnis: 75 % Gewichtsersparnis bei gesteigerter Performance

Der finale Prototyp erreichte 75 % Gewichtsersparnis gegenüber Stahl bei gleichzeitiger Erhöhung von Zugfestigkeit, Druckfestigkeit und Ermüdungswiderstand. Kordsa wird die Entwicklung mit Ford Otosan und anderen Transportfahrzeugherstellern fortsetzen und sich als wertvoller Partner im globalen Kampf zur CO₂-Reduktion durch Leichtbau beweisen – bei Pkw, Lkw, Flugzeugen und Schiffen durch leichtere Composite-Strukturen statt schwererer Stahl-, Aluminium- und Magnesium-Alternativen.