Fallstudie: Ersatz einer Motorabdeckung aus Aluminium durch verstärktes PA6

Hintergrund und Randbedingungen

Das bisherige Teil war eine Aluminiumdruckguss-Abdeckung mit 1.35 kg und aufwendiger Zerspanung und Endbearbeitung. Drei Randbedingungen bestimmten die Neukonstruktion: Dauerbetrieb bei 120 °C, Motorvibration und keine Rissbildung bei Ölspritzern.

Zur Wahl standen PA6 GF30 und PA66 GF35. Da 120 °C die Grenze von PA6 nicht erreicht und PA66 teurer zu verarbeiten ist, fiel die Wahl auf wärmestabilisiertes PA6 GF30.

Ergebnisse

Gewicht: 0.78 kg, eine Reduktion um 42 %. Nach der Geometrieoptimierung wurde die Wand auf 3.0 mm vereinheitlicht, mit vier Rippen zur Begrenzung der Durchbiegung.

Kosten: Zerspanung und Eloxieren entfielen, trotz höherer Materialkosten sanken die Gesamtstückkosten um etwa 28 %. Die Durchlaufzeit fiel von Tagen für Guss plus Zerspanung auf 55 Sekunden Spritzguss.

Die Werkzeuginvestition ist abzuwägen: Spritzgusswerkzeuge kosten vorab mehr, der Wechsel wird erst ab etwa 30.000 Teilen klar wirtschaftlich.

Drei kritische Prüfungen bestanden

Heißalterung: 82 % Erhalt der Zugfestigkeit nach 1000 Stunden bei 150 °C, bei einem Kundenminimum von 75 %.

Ölbeständigkeit: 168 Stunden Einlagerung unter konstanter Dehnung in Motoröl bei 120 °C, ohne Rissbildung und mit weniger als 5 % Festigkeitsverlust.

Schwingfestigkeit: 10⁷ Zyklen nach Prüfstandsspezifikation des Kunden ohne Rissbildung oder Lösen.