Motorblok uit kunststof

De onderzoekers van het Fraunhofer Institut denken dat je motorblokken kunt spuitgieten met vezelversterkte kunststoffen. Dat bespaart 20 procent gewicht vergeleken met een aluminium blok. Samen met een Japans bedrijf hebben de Duitsers al een eerste proefmodel gemaakt dat dezelfde prestaties levert als een aluminium blok.

Duits-Japans onderzoeksteam spuitgiet werkende verbrandingsmotor

De autofabrikanten richten zich tot nog toe vooral op de carrosserie als het gaat om gewichtsbesparing. Als je echter het motorblok van kunststof kunt maken, sla je meteen een flinke slag als het om gewichtsbesparing gaat. Tot wel 20 procent, schatten de onderzoekers van het Fraunhofer instituut voor chemische technologie ICT in. “Het cilinderblok week 20 procent minder als een van aluminium gemaakt exemplaar, bij gelijke kosten”, zegt Lars-Frederik Berg, projectleider bij de onderzoeksgroep.

Versterkt met metalen inserts

Samen met het Japanse Sumitomo Bakelite High Performance Plastics SBHPP heeft het Duitse team een prototype gebouwd van fenolhars versterkt met 55 procent vezels. Je kunt zowel glasvezels gebruiken als ook de duurdere, maar lichtere koolstofvezels. Het blok wordt met dit materiaal verwerkt in een spuitgietproces. Met simulatie hebben de onderzoekers het blok qua materiaalgebruik geoptimaliseerd, zodat ze de goede balans vinden tussen sterkte en gewicht. Het materiaal zelf laat zich goed verwerken in een spuitgietproces en is bestand tegen de agressieve omgeving in een blok, zoals warmte, olie, en koelwater. Het idee om een motorblok te maken uit kunststof is niet nieuw, maar tot nog toe was er geen materiaal dat zich op een industriële wijze als spuitgieten liet verwerken. De motor bestaat overigens niet volledig uit kunststof. Op een aantal plaatsen zijn metalen inserts ingebracht, bijvoorbeeld in de cilinderbus. De geometrie hebben ze zo aangepast dat zo min mogelijk warmte in het blok wordt opgenomen.

Minder nabewerking

Het spuitgieten levert meer voordelen op dan alleen de gewichtsbesparing. In de productie is er veel minder verspanende nabewerking nodig dan aan een aluminium blok. Een groot deel van de eindafwerking vervalt, wat tot kostenbesparingen in de productie leidt. Ook maakt een kunststof motor minder geluid. De Duitse en Japanse onderzoekers hebben een eerste prototype gebouwd en op de testbank gezet. De prestaties doen niet onder voor die van een aluminium blok. Nu willen ze een volgende stap zetten: motorenblokken met meerdere cilinders spuitgieten.