Verbundklebung steigert die elektrische Leistung des Polestar 1 Hybrids

Fallstudie

Projekt

Die Kombination verschiedener Materialien zur Herstellung leichter und dennoch robuster Fahrzeugkarosserien mit markanten Designmerkmalen kann eine Herausforderung sein. Genau dies wollte Volvos neue Marke für elektrische Performance, Polestar, mit ihrem ersten innovativen Modell – dem elektrischen Performance-Hybrid Polestar 1 – erreichen.

Das neue Fahrzeug verfügt über eine Karosserie aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFRP) und Stahlverbundwerkstoff – Kevlar®-Fasern können bei gleichem Gewicht bis zu 10-mal stärker als Stahl sein*. Dies ermöglicht die Gewichtsreduzierung, die für einen geringeren Kraftstoffverbrauch und eine verbesserte Batterieleistung entscheidend ist. CFK erhöht zudem die Steifigkeit der Karosserie und sorgt so für ein direkteres Fahrverhalten – ein Muss im Performance-Segment.

Verbundwerkstoffe können jedoch schwierig zu verbinden sein. Daher wandte sich Polestar an DuPont, und wir setzten unsere Expertise im Bereich der Verbundwerkstoffverklebung ein.

Herausforderungen

Die Ingenieure von Polestar benötigten einen Klebstoff, der eine deutliche Reduzierung von Fahrzeuggewicht und Geräuschentwicklung ermöglichte und gleichzeitig vor Korrosion schützte. Wichtig war außerdem, die Designflexibilität zu erhalten und gleichzeitig die Ziele hinsichtlich Verarbeitung, Leistung und Nachhaltigkeit zu erreichen.

Die Polestar-Fahrzeuge wurden in Schweden als Prototypen entwickelt und unter Einhaltung eines engen Zeitplans in China gefertigt. DuPont musste das richtige Produkt entwickeln und es agil und effizient liefern.

Die Konstruktionsmerkmale der CFK- und Stahlverbundbauteile der Karosseriestruktur führten aufgrund von Bauteiltoleranzen zu Fugenlücken. Das Klebematerial füllt diese Lücken effektiv mithilfe von manuellen oder robotergestützten Applikationsgeräten. Aushärtung und Handhabungsfestigkeit sind optimal auf die Montageumgebung von Polestar abgestimmt.

Lösung

Für Polestar war der Verbundklebstoff BETAFORCE™ 9050L von DuPont das Material der Wahl für die Verklebung von CFRP-Platten mit den Stahlverbundwerkstoffen.

Die Unterstützung des Projekts während der ersten Prototypenfertigung in Schweden war entscheidend für dessen Erfolg. Ebenso trug die Entwicklung eines maßgeschneiderten Wärmehärtungsverfahrens in den DuPont-Laboren in der Schweiz dazu bei, eine wärmebeschleunigte Formulierung zu entwickeln, die für die Erreichung der erforderlichen Festigkeit innerhalb kurzer Prozesszeit unerlässlich war.

Die Anwendungsentwicklungsexperten von DuPont halfen außerdem bei der Festlegung der Parameter für die Klebebreite und arbeiteten mit Atlas Copco zusammen, um die optimale Position der Kleberaupe auf der Karosserie zu bestimmen. Dadurch wurde sichergestellt, dass alle Teile während der Aushärtung, Handhabung und Montage einwandfrei zusammenpassen.

Ergebnisse

Um den Projektablauf im Zeitplan zu halten und optimale Ergebnisse zu erzielen, war das Personal von DuPont von Anfang an eingebunden. Unser Team unterstützte vor Ort die Inbetriebnahme der Materialpumpstation, schulte die Bediener und leistete weitere Prozessunterstützung, unter anderem durch die korrekte Vorbehandlung von CFK vor dem Auftragen des Klebstoffs.

„Die Möglichkeit, eine CFK-Stahl-Verbundkonstruktion mit DuPont-Klebstoffen zu verwenden, trug dazu bei, das Fahrzeuggewicht um 300 kg zu reduzieren und gleichzeitig die hohen Anforderungen an Geräuschreduzierung und Korrosionsschutz zu erfüllen“, sagte Dr. Andreas Lutz, F&E-Leiter Klebstoffe bei DuPont. „Mit 50 Metern Klebstoff pro Fahrzeug sind wir stolz auf unseren maßgeblichen Beitrag zur Markteinführung dieser innovativen und vielversprechenden Plattform für elektrische Hochleistungsfahrzeuge.“

Warum BETAFORCE™ wählen?

Die BETAFORCE™-Verbundklebstoffe von DuPont wurden für Hochleistungsverklebungen in leichten Mehrkomponentenfahrzeugen entwickelt:

Reduzierung der Wandstärken ermöglichen
Ermöglichen Sie die Optimierung von Substraten und Klebeverbindungsstrukturen
Es zeichnet sich durch eine stabile Torsionssteifigkeit über den gesamten Betriebszeitraum aus und ermöglicht so ein effektives Management der differentiellen CLTE, selbst bei langen Klebeverbindungen.
Ermöglicht Prozesszeitverkürzungen und erhebliche Investitionseinsparungen dank sehr schneller Beschleunigungsfähigkeiten
Reduzierung der Prozesskomplexität durch primerlose Leistung
Eine Korrosionsbarriere zwischen ungleichen Werkstoffen bereitstellen
Geräusche, Vibrationen und Rauheit werden reduziert, während gleichzeitig die Crash-Performance verbessert wird.
Weisen ein breites Spektrum an mechanischen und Produkteigenschaften auf
Weisen eine sehr gute Wulststabilität während des Auftragens auf.

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*Die Ergebnisse können variieren, da es verschiedene Stahlsorten mit unterschiedlichen Zugfestigkeiten und verschiedene Kevlar®-Garne mit unterschiedlichen Zugfestigkeiten gibt.

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