Leichtbau ist überall

Automobiler Leichtbau

PTS-Geschäftsführer Uwe Stenglin über Werkstoffdichte, Schäumen, die Idee zur Strahlenvernetzung und den Zusammenschluss mit Teknor Apex.

Das Streben nach möglichst geringem Gewicht hat im Automobilbau alle Bereiche erfasst. Nicht nur die Karosserie oder andere tragende Strukturen sind betroffen, sondern auch die 70 bis 150 Elektro­motoren, die in einem modernen Fahrzeug verbaut sind, und nicht zuletzt die Bauteile im Innenraum. PTS-Geschäftsführer Uwe Stenglin erläutert im Gespräch mit der K-ZEITUNG, wie moderner Leichtbau funktioniert und warum die Aussichten für das kürzlich von Teknor Apex übernommene Unternehmen rosig sind. Außerdem definiert der Leichtbauexperte die fünf wichtigsten Stellgrößen für gewichtsreduzierte Konstruktionen.

Herr Stenglin, Sie haben fünf Lösungs­ansätze für das Thema Leichtbau definiert. Welche sind das?
Uwe Stenglin: Zunächst ist ganz einfach die Dichte des Werkstoffs zu nennen, außerdem die Dichte des Schaums, dann die Länge des Fließwegs, die Struktur der Glasfasern und das Kriechverhalten unter Last.

„Irgendwann habt ihr zwischen den Fasern doch Pudding“, Uwe Stenglin

Können Sie dazu im Einzelnen etwas sagen?
Uwe Stenglin: Die Dichte des verwendeten Werkstoffs hat natürlich hohen Einfluss auf das Gewicht des späteren Bauteils. In dieser Kategorie ist etwa ein PBT einem PA unterlegen, das wiederum schwerer als ein PP ist. Bestimmte kerbschlagzähe PP-Typen erreichen Zähigkeiten, die mit Polyamid nicht zu erreichen sind. In bestimmten Situationen können also diese speziellen PP-Typen PA mit einer Kosten- und Gewichtsersparnis ersetzen.
Es gibt mittlerweile technische Thermoplaste, vor allem teilaromatische Polyamide, die mit Mucell – also Stickstoffschäumung – bis zu 35 Prozent aufgeschäumt werden können. Für glasfaser- oder mine­ralgefülltes Polyamid ist das eine sensationelle Zahl.
Selbstverständlich brauche ich bei diesem Verfahren immer eine gewisse Wandstärke – ein Teil mit zwei Millimeter Dicke zu schäumen macht keinen Sinn. Besondere Lösungen mit Weichkomponenten erlauben sogar Gewichtseinsparungen von 60 Prozent. Die Bedeutung des Fließwegs sieht man besonders bei Dünnwandkonzepten wie etwa bei einem kürzlich entwickelten Spoiler für einen Sportwagen. Je dünner die Wandstärken, desto geringer ist selbstverständlich das Gewicht des Teils. Wir haben PA-Typen mit 30 Prozent Glasfaserverstärkung im Portfolio, die bei einer Wandstärke von 1,5 Millimeter über 60 Zentimeter weit fließen. Zum Vergleich: Gängig sind hier Werte um 30 Zentimeter.
Das Kriechen kann man über verschiedene Methoden in den Griff bekommen, etwa durch die Verwendung von Langglasfasern. Das bringt allerdings zahlreiche Einschränkungen mit sich, man benötigt etwa einen großen Anguss, damit die Fasern ohne Schaden umgelenkt werden. Ästhetisch ist das Verfahren ebenfalls nicht ideal. Wir gehen einen anderen Weg und vernetzen die amorphen Anteile des PA.
Die strukturelle Schwierigkeit bei immer geringer werdenden Wandstärken ist der ansteigende amorphe Anteil im Polyamid. Wie es kürzlich ein Gesprächspartner ausdrückte: „Irgendwann habt ihr zwischen den Fasern doch Pudding.“ Dieser Einwand ist durchaus berechtigt. Denn die amorphe Struktur des Polyamids – das sind immerhin 70 Prozent, bei besonders dünnwandigen Teilen auch über 75 Prozent – wird ab einem bestimmten Zeitpunkt weich. PTS hat darauf bereits auf der letzten Fakuma hingewiesen und eine Lösung vorgestellt. Wir haben gezeigt, dass wir das Kriechen unter Last bei einem mit 30 Prozent Glasfasern verstärkten Polyamid bei 90 Grad Celsius und 50 Megapascal mit unserem Verfahren um 77 Prozent reduzieren konnten.
Von den fünf erwähnten Stellgrößen ist natürlich die letztgenannte für kleine und mittlere Teile von besonderer Bedeutung. Unser Verfahren der Strahlenvernetzung ist für solche Anforderungen bestens geeignet.

PTS Das Unternehmen wurde 1986 von Uwe Stenglin gegründet. Heute beschäftigt es über 100 Mitarbeiter. Die Jahreskapazität im Werk in Steinsfeld liegt bei 20.000 t.

Drehrad für einen SUV Foto: PTS
Drehrad für einen SUV Foto: PTS

Sie können also anhand der fünf von Ihnen identifizierten Stellgrößen eine Vielzahl von Eigenschaftsprofilen erzeugen. Inwiefern ist diese Einstellung automatisierbar im Sinne einer Matrix, anhand derer ich genau sehen kann, an welcher Schraube ich für welche Veränderung drehen muss?
Uwe Stenglin: An so etwas arbeiten wir seit Jahren. Die Möglichkeiten sind aber sehr zahlreich, insofern ist die Aufgabe sehr komplex. Es zählt die persönliche Erfahrung unserer Mitarbeiter.

Können denn die Eigenschaften durch die Verwendung von Kohlefasern zusätzlich verbessert werden?
Uwe Stenglin: Kohlefasern gehören heute zum Standard, selbstverständlich bieten wir auch Teile aus CFK an. Allerdings ist der zusätzliche Nutzen wie die erhöhte Festigkeit durch die Verwendung von Kohlefasern oft sehr teuer erkauft. In den meisten Fällen reicht eine Verstärkung mit Glasfasern unserer Erfahrung nach aus.

Wie kam es eigentlich zur Idee, ein Geschäft mit strahlenvernetzten Kunststoffen aufzubauen?
Uwe Stenglin: Vor 30 Jahren hat man in der E+E-Industrie vieles von Duroplasten auf thermoplastische Werkstoffe umgestellt. Damit sank die Temperaturresistenz und den Herstellern schmolzen die Schaltbrücken an. Durch die Strahlenvernetzung gelang es, PA bis auf 240 Grad Celsius resistent zu machen. Bis heute macht dieser Bereich rund ein Drittel unseres Geschäfts aus. Hier haben wir nach wie vor einen sehr hohen Marktanteil von über 80 Prozent.

PTS ist ja ein sehr innovationsgetriebenes Unternehmen. Viele Ihrer Produkte sind Eigenentwicklungen. Liegt dieser Forschung immer ein konkreter Kundenauftrag zugrunde?
Uwe Stenglin: Das ist sehr oft der Fall. Wir entwickeln aber auch eigene Ideen, an die wir glauben, und sehen dann, was daraus wird. Wir kennen unseren Markt und unsere Kunden sehr gut. Unser Entwicklungschef macht regelmäßig Kundenbesuche.
Ein gutes Beispiel ist etwa PTS-Uniflex-S. Wir wussten anfangs weder, ob unser Konzept umsetzbar ist, noch, ob es jemand kaufen will – wir waren uns natürlich ausreichend sicher. Mittlerweile ist das Produkt in Serie, funktioniert als Folie und im Spritzguss.

„Grundsätzlich haben Sie als Unternehmensgründer zwei Möglichkeiten: Sie können in die Distribution der Produkte anderer gehen oder Ihre eigenen vermarkten“, Uwe Stenglin

Erklärt sich so auch die Entstehungsgeschichte von PTS? Sie haben sich ja ein damals völlig neues Geschäftsfeld ausgesucht.
Uwe Stenglin: Grundsätzlich haben Sie als Unternehmensgründer zwei Möglichkeiten: Sie können in die Distribution der Produkte anderer gehen oder Ihre eigenen vermarkten. PTS hat den zweiten Weg gewählt. Die Strahlvernetzung war der Beginn, dann kamen die thermoplastischen Elastomere dazu und schließlich Hart-Weich-Verbindungen aus einer Hand. Dafür sind Kenntnisse im Bereich der Haftungsmechanismen nötig.

Sprechen wir über den Zusammenschluss mit Teknor Apex. Wie kam es dazu?
Uwe Stenglin: Bereits seit 2001 besteht eine kommerzielle Zusammenarbeit. Zudem ist Teknor Apex ein familiengeführtes Unternehmen wie PTS, allerdings in der dritten Generation, nicht in der ersten. Uns ging es um Antworten auf zwei wichtige Fragen: Wie regeln wir die Nachfolge, und vor allem, wie gehen wir mit den Herausforderungen der Globalisierung um? Besonders im zweiten Punkt benötigten wir Unterstützung. Die anstehenden Investitionen wären allein machbar gewesen, innerhalb einer globalen Firmengruppe wie Teknor Apex macht dies jedoch mehr Sinn.
Zusammengekommen sind wir, als Teknor Apex in Birmingham ein Werk durch einen Brand verloren hat und schnell Ersatz benötigte. Dabei stellte sich heraus, dass die beiden Unternehmen in ihrer Mentalität – wachstumsorientiert, aber familiengeführt – und strategischen Ausrichtung gut zusammenpassen. Die Entscheidung war aus heutiger Sicht genau richtig.

Philipp Lubos und Günter Kögel