Leseprobe_10905

Kunststoffanwendungen in der Fahrzeugtechnik
LE 1 Kunststoffanwendungen in der Fahrzeugtechnik
Die Forderung nach Einsparung von Kraftstoff und somit die Verringerung von Emissionen wird dem
verstärkten Einsatz der Kunststoffe in der Fahrzeugtechnik, mit der Forderung nach neuen Konzepten
des Leichtbaus sowie Antriebstechnik, ein weiteres Wachstum verschaffen. Derzeit sind je nach Fahrzeug
________________ Gewichtsanteil Kunststoff in Fahrzeugen verbaut.
Quelle: BMW group
■■Notizen
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Kunststoffanwendungen in der Fahrzeugtechnik
LE 2 Anwendungsbeispiele von Kunststoffen in der Fahrzeugtechnik
Polypropylen-Ethylen/ Propylen-Terpolymer (PP/EPDM)
Stossfänger, Zierleisten/Seitenverkleidungen, Spoiler
Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)
Konsolen, Ablagen, Motorradverkleidungen, Motorradkotflügel
Polycarbonat (PC)
Leuchten, Streuscheiben,__________________ , Verkleidungsscheiben
Polypropylen/ Polyamid (PP/PA)
Verkleidungsteile z. B. Radhaus, Unterboden
Polyurethan (PUR)
Sitze, _______________________ , Lenkrad, Motorradsitzbänke
Polyamid/glasfaserverstärkt (PA-GF)
Funktionsteile des Motors
Polypropylen/ Polyamid (PP/PA)
Verkleidungsteile z. B. Radhaus, Unterboden
Glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK)
Heckklappe, Motorhaube, div. Anbauteile
Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK)
Heckklappen, Motorhauben, Verkleidungsteile, Gastanks,
__________________________________________________
■■Notizen
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Kunststoffanwendungen in der Fahrzeugtechnik
LE 3 Vorteile von Kunststoffen in der
Fahrzeugtechnik
■■Notizen
■ ■ Bauteiloptimierung durch Integration von Baugruppen
sowie fast grenzenlose Gestaltungsmöglichkeit
■ ■ beständig gegen ___________________________
■ ■ niedrige Verarbeitungstemperatur
■ ■ niedrige Leitfähigkeit/Isolatoren
■ ■ geringeres _________________ gegenüber Metallen
■ ■ wiederverwertbar (Recycling)
■ ■ passive Sicherheit
LE 4 Passive Sicherheit
■■Notizen
Durch den gezielten Einsatz von Kunststoffen kann die passive
Sicherheit in Kraftfahrzeugen _______________ werden.
Beispiel: Fahrerairbag aus Polyamidgewebe
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Alternative Antriebe / Leichtbau
LE 5 Alternative Antriebe / Leichtbau
Bei der Herstellung moderner Fahrzeuge hat die Einsparung von ______________________________
eine hohe Priorität. Bei Verbrennungsmotoren werden mit 100 kg weniger Gewicht bis zu 0,5 Liter
___________________________ auf 100 km eingespart.
Bei Fahrzeugen mit Elektroantrieb müssen die hohen Gewichte der Batterien kompensiert werden.
Mit jedem Kilogramm Gewichtseinsparung lässt sich die _____________________________ erhöhen.
Als Materialien für den Leichtbau haben sich neben Aluminium und hochfesten Stählen auch die
Faserverbundkunststoffe etabliert. Bei der Herstellung von ___________________________ kommen
ebenfalls Faserverbundkunststoffe zum Einsatz.
Ein sehr hohes Leichtbaupotenzial bieten hier_______________________________________________ .
Die Abbildung zeigt die Aufteilung
der unterschiedlichen Antriebskonzepte
und macht deutlich, dass der
Anteil der Kunststoffe insbesondere
im Bereich der Elektromobilität
zukünftig sehr stark wachsen wird.
Quelle: Kraftfahr Bundesamt
Leichtbau am Beispiel BMW i3 mit Elektroantrieb.
Die Fahrgastzelle ist aus
kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK).
Bild: BMW i3 Concept Quelle: BMW group
■■Notizen
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Grundlagen der Kunststoffe
LE 6 Kunststoff
■■
Notizen
Kunststoffe werden aus natürlichen Rohstoffen hergestellt.
Dies sind z. B. Zellulose, Kohle, Erdöl oder Erdgas.
Der wichtigste Rohstoff ist ______________ .
Die Produktion von Kunststoffen und die Verarbeitung zu
Produkten ist eine sehr effiziente Nutzung von Erdöl.
Kunststoffprodukte sind theoretisch endlos ______________
und besitzen einen sehr hohen Brennwert, der nahezu die
gesamte Herstellungsenergie beinhaltet.
Durch die Anwendung von Kunststoffen lassen sich außerdem
Gewichtsreduktionen realisieren, wodurch wiederum
__________ eingespart wird. Ein Beispiel ist der Automobilbau,
wo immer mehr Bauteile aus Metall durch Kunststoffe
ersetzt werden.
In der Entwicklung der Verpackungen für Lebensmittel stecken
ingenieurtechnische Leistungen, die für den Verbraucher
nicht sichtbar sind. Die Verpackungstüten z. B. von
Chips oder Süßigkeiten bestehen aus mehreren Folien und
Schichten, die unterschiedliche Aufgaben erfüllen, wie z.
B.: Sperrschichteigenschaften, wie Schutz vor Feuchtigkeit,
hygienischen Schutz, Lichtschutzbarriere, UV-Schutz oder
Sauerstoffdurchlässigkeiten, Bedruckbarkeit etc. realisieren.
Hinzu kommen noch
mechanische Aufgaben wie
z. B. wiederverschließbare
Folien.
Technische Kunststoffe für den chemischen Anlagenbau
sowie auch physiologisch unbedenkliche Kunststoffe wie
z. B. Polyvinylidenfluorid = PVDF sind mittlerweile in der
Pharma-, Lebensmittel- und Halbleiterindustrie zu finden.
Hochleistungs-Kunststoffe für die Herstellung von Medizingeräten
Schläuche, Dichtungen und Zubehör für medizintechnische
Geräte, insbesondere Verbrauchsmaterialien
wie z. B. Einwegspritzen, Katheter, Implantate etc. gehören
mittlerweile zu Standardausstattungen in den Kliniken.
Weiterhin können noch viele Beispiele von Kunststoff-Produkten
aufgezeigt werden.
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Grundlagen der Kunststoffe
LE 7 Kunststofferzeugung durch Destillation von Rohöl
Das Rohöl wird bei der Destillation erhitzt, hierbei bilden sich in der Destillationsanlage die verschiedenen
_________________. Die für die Kunststofferzeugung wichtigste Fraktion ist Rohbenzin
(Naphta). Es wird in einem thermischen Spaltprozess (Cracken), in Ethylen (Ethen), Propylen (Propen),
Butylen (Buten) und anderen _______________________________ "gebrochen" und umgebaut.
Aus Ethylen können dann in nachfolgenden Reaktionsprozessen weitere Ausgangsstoffe z. B. Styrol
oder Vinylchlorid gewonnen werden.
Mit den Syntheseverfahren Polymerisation,
Polykondensation oder Polyaddition kann die
eigentliche Herstellung des Kunststoffes
durchgeführt werden.
LE 8 Monomere und Polymere
■■
Notizen
Die Moleküle aus denen Kunststoffe hergestellt werden,
heißen _________________ (Ausgangsstoffe, kleine Moleküle).
Aus den Monomeren entstehen durch einen
chemischen Prozess Makromoleküle, die sogenannten
________________ . Der Prozess, in dem aus Monomeren
Polymere werden, also die Kunststoffherstellung, heißt Polymerisation
(„zum Polymer machen“).
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Grundlagen der Kunststoffe
LE 9 Monomer
■■
Notizen
Ungesättigte Verbindung
am Beispiel von "Ethylen"
Summenformel:___________
LE 10 Polymer
■■
Notizen
Aktiviertes Ethylen kann weitere Atome oder Moleküle binden.
Ersetzt man das Wasserstoffatom [H] Atom mit einem
Chloratom [Cl] so wird daraus ein Polyvinylchlorid (PVC)
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Grundlagen der Kunststoffe
LE 11 Faden- oder Kettenmolekül
■■Notizen
Die entstehende Polymere werden aufgrund ihre Form auch
als Faden- oder Kettenmoleküle bezeichnet.
Kunststoffe bestehen aus sogenannten Makromolekülen.
Es handelt sich dabei um sehr große Molekülketten, welche
wieder aus mind._____________ Einzelmolekülen
bestehen. Sind die Einzelmoleküle in einer Linie aneinandergereiht,
wie z. B. beim Polyethylen, nennt man die
Makromoleküle _________________ oder Kettenmoleküle
bzw. lineare Makromoleküle. Jedoch können sie auch
_____________________________ besitzen oder untereinander
verbunden sein. Außerdem kann es Unterschiede in
ihrer ______________________ Anordnung geben.
Teilkristalline Struktur
Kettenstruktur
Beispiel:
Außenhaut der Tür
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Grundlagen der Kunststoffe
LE 12 Einteilung der Kunststoffe
■■Notizen
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Grundlagen der Kunststoffe
LE 13 Thermoplaste
■■Notizen
Kunststoffe die durch Wärmeeinwirkung verformbar sind,
heißen ___________________________ . Durch diese Eigenschaft
der Thermoplaste ist eine nahezu grenzenlose
Formgebung möglich.
Thermoplaste sind durch Wärmeeinwirkung schmelzbar.
Charakteristisch für Thermoplaste ist, dass die zwischenmolekularen
Kräfte bei Wärmeentzug wieder
__________________werden, d. h. die Thermoplaste
werden durch Abkühlen wieder _________________.
Da die Polymerketten bei Thermoplasten nicht miteinander
vernetzt sind, können sie bei Wärmeeinwirkung ungehindert
ihren Abstand vergrößern, bis hin zur Schmelze.
Da die Schmelzbarkeit ein Charakteristikum der Thermoplaste
ist, stellt die Schweißbarkeit ebenfalls ein charakteristisches
Merkmal der Thermoplaste dar
LE 14 Amorphe Thermoplaste
■■
Notizen
Die unregelmäßige Anordnung (amorphe Struktur) der
Makromoleküle im Werkstoff nennt man
_______________________________.
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Grundlagen der Kunststoffe
LE 15 Teilkristalline Thermoplaste
■■
Notizen
Hier ist die Anordnung der Makromoleküle im Werkstoff
teilweise (geordnet) __________________ und teilweise ungeordnet
(armorph).
amorph
kristallin
LE 16 Thermoplastische Elastomere
■■Notizen
Thermoplastische Elastomere _____ verbinden die positiven
Eigenschaften von Thermoplasten und Elastomeren.
Sie sind:
■■Bei Raumtemperatur elastisch
■■Schmelzbar
wieder verwertbar und rezyklierbar
Die Elastizität von TPE wird durch sog. physikalische
Vernetzungspunkte erreicht.
Die Polymerketten sind __________
wie bei Elastomeren chemisch
miteinander vernetzt.
Hierdurch sind TPE schmelzbar.
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Grundlagen der Kunststoffe
LE 17 Elastomere
■■
Notizen
Leichte Vernetzung
Querverbindungen zwischen den Fadenmolekülen durch
chemische Bindungen
___________________
Raumnetzmolekül
Auswirkung:
Behinderung der Molekülbewegung
LE 18 Duroplaste
■■
Notizen
Starke Vernetzung
_____________________
Raumnetzmolekül
Auswirkung der chemischen Verbindung: Sehr starke Behinderung
der Molekülbeweglichkeit, je nach Vernetzungsgrad
praktisch ___________________ durch Wärmezufuhr mehr
möglich. Duroplaste sind also nach der Vernetzung dauerhaft
in ihrer Form fixiert.
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Grundlagen der Kunststoffe
LE 19 Bindungskräfte
■■
Notizen
Die Kräfte, die die Moleküle zusammenhalten, sind
_____________ als die chemischen Bindungskräfte, die
innerhalb der Moleküle wirksam sind.
chemische, innenmolekulare Bindungskräfte
physikalische, zwischenmolekulare Bindungskräfte
LE 20 Zwischenmolekulare Kräfte
■■
Notizen
Die zwischenmolekularen Kräfte ändern sich, wenn sich der
Abstand der Fadenmoleküle zueinander verändert.
Kleiner Abstand große/kleine zwischenmolekulare
Kräfte.
Der Molekülabstand und damit die Werkstofffestigkeit lässt
sich durch____________ beeinflussen. Deshalb heißen diese
Kunststoffe ______________________________.
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Grundlagen der Kunststoffe
LE 21 Der Werkstoff ABS
■■Notizen
Die Abkürzung ABS steht für: Acrylnitril-Butadien-Styrol
ABS ist ein amorpher Thermoplast, der aus den
_______________________ Acrylnitril, Butadien und Styrol
besteht. Die Anteile der jeweiligen Komponenten sind je
nach ABS-Typ unterschiedlich.
LE 22 Erkennen von ABS
■■Notizen
Das Erkennen von ABS gelingt durch folgende Eigenschaften:
■ ■
■ ■
■ ■
______________________
Oberfläche nicht ritzbar
dumpfer Klang beim fallen
Die Flamme ist nicht selbstlöschend, gelb, flackernd und
rußt stark.
LE 23 Eigenschaften von ABS
■■Notizen
Wichtige Eigenschaften:
■ ■
■ ■
■ ■
■ ■
■ ■
hohe Oberflächenhärte (kratzfest)
gute Schlagfestigkeit
________________________________
gut lackierbar
________________________________
Aufgrund der oben genannten Eigenschaften besteht der
Großteil der Motorradverkleidungen aus ABS.
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