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Nachhaltigkeit

Saugrohre aus Ultramid® bei Kosten und Umweltverträglichkeit mit klaren Vorteilen

In Motoren kommen Saugrohre aus dem BASF-Kunststoff Ultramid® mit den besonderen Herausforderungen an Konstruktion und Materialeigenschaften genauso gut zurecht wie Bauteile aus Aluminium. Darüber hinaus zeigt eine Ökoeffizienzanalyse, dass sie bei Kosten und Umweltverträglichkeit klare Vorteile haben.

Alu und Kunststoff im Test

Bei der Ökoeffizienzanalyse wurden drei verschiedene Ausführungen von Sauganlagen untersucht: eine im Sandgussverfahren aus Aluminium gefertigte, eine nach der "Schmelzkerntechnik" aus Polyamid 6.6 hergestellte und schließlich eine aus zwei Schalen zusammengefügte Polyamid-6-Version. Betrachtet wurde der gesamte Lebensweg dieser Bauteile, angefangen mit der Herstellung über die Zeit der Nutzung bis hin zur Entsorgung.

Bei Ökonomie und Ökologie klar im Vorteil

Der Kostenvorteil von Sauganlagen aus Kunststoff fällt deutlich aus. Sie sind bis zu 50 Prozent kostengünstiger als die metallische Ausführung. Ebenso klar können die Kunststoff-Saugrohre die ökologische Bilanz für sich entscheiden. Zum einen wird für ihre Herstellung weniger Energie benötigt, zum anderen sind sie leichter und reduzieren deshalb im Fahrbetrieb den Kraftstoffverbrauch.

Für die Produktion von Saugrohren aus Kunststoff stehen zwei verschiedene Herstellungsverfahren zur Verfügung, die "Kernaussschmelztechnik" und die "Zwei-Schalen-Technologie". Die "Zwei-Schalen-Technologie" führt zu einer etwas höheren Ökoeffizienz als die "Kernaussschmelztechnik", bei beiden liegt die Ökoeffizienz jedoch höher als beim Einsatz von Metall.  

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Zwei Technologien zur Auswahl

Die Schmelzkerntechnik ist ein Prozess, bei dem im ersten Schritt ein Zinn-Wismut-Kern gegossen wird, der gewissermaßen dem inneren Hohlraum der späteren Sauganlage entspricht; dieser Kern wird in ein Werkzeug eingelegt und mit Kunststoff umspritzt. Danach wird der Kern wieder ausgeschmolzen - zurück bleibt die Kunststoff-Sauganlage, die keiner Nachbearbeitung mehr bedarf. Die Zinn-Wismut-Legierung kann erneut verwendet werden.

Eine Alternative dazu ist die Halbschalentechnik. Sie kann vor allem dann eingesetzt werden, wenn die Bauteile nicht zu kompliziert geformt sind. Bei dieser Technik werden zwei Spritzgussteile separat hergestellt und anschließend im Vibrationsverfahren miteinander verschweißt. Vorteile gegenüber der Schmelzkerntechnik sind die deutlich niedrigeren Investitions- und Herstellkosten.

Der Unterschied in der Ökoeffizienz beider Verfahren ergibt sich daraus, dass die komplexe Kernausschmelztechnik etwas energieintensiver ist als die Zwei-Schalen-Technologie. Hinzu kommt, dass Polyamid 6 bei seiner Herstellung eine etwas bessere Ökobilanz aufweist als Polyamid 6.6. Deshalb schneidet die aus zwei Schalen zusammengefügte Sauganlage am besten ab.

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Bei der Entwicklung von Kunststoff-Sauganlagen für Motoren hat die BASF Pionierarbeit geleistet. Sauganlagen die wurden früher im Sandgußverfahren aus Grauguß oder Aluminium hergestellt. Zu Beginn der 80er Jahre begann die BASF mit den ersten Versuchen, diese Bauteile aus Kunststoff zu fertigen. Die Ingenieure der BASF hatten sich ehrgeizige ökonomische und ökologische Ziele gesetzt: Die Substitution metallischer Werkstoffe durch Polymere sollte Kosten und Gewicht einsparen.

Da Sauganlagen kompliziert geformte Hohlkörper sind, musste für ihre Herstellung aus Kunststoff zunächst die Schmelzkerntechnik weiterentwickelt werden. Die BASF hat entscheidend dazu beigetragen, dieses Verfahren zur Großserienreife zu entwickeln und der Kunststoff-Sauganlage zum Durchbruch zu verhelfen. BMW war der erste Automobilhersteller, der eine solche Anlage in die Serienproduktion einführte: Vom Frühjahr 1990 an wurden alle Sechszylinder-Vierventil-Motoren damit ausgestattet. Porsche folgte noch im gleichen Jahr mit zwei Saugrohren für den 3,6-Liter-Boxermotor des "911".

Kunststoffteile bewährt

Sauganlagen aus Kunststoff sind inzwischen zum Stand der Technik geworden. Rund 70 Prozent der derzeit in Europa hergestellten Personenwagen sind mit solchen Aggregaten ausgestattet. Davon wiederum bestehen etwa 40 Prozent aus dem BASF-Kunststoff Ultramid. Selbstverständlich ist die Entwicklung nicht auf Europa beschränkt geblieben: Auch in den USA und in Asien haben sich Sauganlagen aus Kunststoff einen beachtlichen Marktanteil gesichert.