Leichtere Motorabdeckungen

Nissan Engine Cover

Gewicht und Fertigungskosten von Motorabdeckungen gesenkt

Bei Motorabdeckungen für die Modelle Pathfinder® und Navara® hat Nissan Europe die Messlatte für die Metallsubstitution höher gelegt. Der Einsatz von Teilen aus mineralgefülltem DuPont™ Minlon® Polyamid und DuPont™ Zytel® Polyamid anstelle von zwei Aluminium-Gussteilen senkte das Gewicht und die Kosten ohne Funktions- und Leistungseinbußen.

Die Herausforderung

Steigende Kraftstoffpreise und strengere Verbrauchsnormen stellen Automobilhersteller vor der Aufgabe, das Fahrzeuggewicht und den Kraftstoffverbrauch zu senken. Die Substitution von Metallteilen durch leichte Hochleistungskunststoffe ist - speziell im Bereich weniger anspruchsvoller Anwendungen - bereits weit fortgeschritten.

Motorabdeckungen, die extrem hohen Temperaturen und aggressiven Chemikalien widerstehen müssen, stellten eine deutlich schwierigere Aufgabe. Nissan Europe sah eine Möglichkeit, sowohl das Gewicht des Motors (und damit des Fahrzeugs) als auch die Material- und Fertigungskosten zu senken.

Die Lösung

Bei der Entwicklung innovativer Alternativen arbeitete Nissan mit den Unternehmen Fagor Ederlan und Maier zusammen, die beide zur spanischen Mondragon Corporacion Cooperativa (MCC) gehören. Diese beiden Unternehmen wiederum entwickelten mit der Unterstützung von Materialwissenschaftlern und Werkstofftechnikern von DuPont eine gewichtsreduzierende Lösung für zwei hoch beanspruchte Teile der Motorabdeckung: Die Zylinderkopfhaube und die vordere Motorabdeckung.

Die Zylinderkopfhaube ist ein Spritzgussteil aus einem mineral- und glasfaserverstärkten DuPont Minlon® Polyamid 66, das eine sehr hohe Steifigkeit, Festigkeit und Dimensionsstabilität sowie eine geringe Verarbeitungsschwindung besitzt. Diese Eigenschaften ermöglichen ein geschlossenes Dichtsystem, das die Ventilsteuerung zuverlässig schützt und den Austritt von Schmieröl verhindert. Verstärkte Minlon® Polyamide widerstehen Temperaturen bis 150°C sowie heißem Motoröl und anderen anwendungstypischen Medien.

Die Anforderungen an die vordere Motorabdeckung unterscheiden sich geringfügig von denen an die Zylinderkopfhaube und ließen sich mit anderem anderen Werkstofftyp erfüllen. Dazu wählte der Hersteller in Zusammenarbeit mit DuPont ein mit 30% Glasfasern verstärktes Zytel® Polyamid. Ein ausschlaggebender Grund für die Materialwahl war - neben der hohen Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit - die mechanische Festigkeit, die für die Montage (Verschrauben mit dem Motorblock) ebenso wie wegen der im Betrieb auftretenden Vibrationen erforderlich ist.

Entscheidende Vorteile

Die Zylinderkopfhaube und die vordere Motorabdeckung aus Aluminium wurden beide durch Bauteile aus leichten Hochleistungskunststoffen ersetzt. Vorteile der Metallsubstitution waren:

  • Gewichtsreduktion um 40 %
  • Kosteneinsparungen von 30 bis 35 %
  • Keine Eigenschaftseinbußen

Die Kunststoffteile wurden hinsichtlich Wärmealterungsbeständigkeit, durch Ermüdung verursachte Undichtigkeiten und ihrer mechanischen Festigkeit getestet. Diese Eigenschaften entsprachen denen der ursprünglichen Metallbauteile. Auf Grund des erfolgreichen Einsatzes dieser Bauteile aus technischen Kunststoffen zieht der Hersteller jetzt auch die Substitution anderer, bisher aus Metall hergestellter Motorbauteile in Betracht.