Polypropyleen vervangt polyamide in zuigbuizen

Met polypropyleen (PP) inlaatspruitstukken zet Röchling Automotive nieuwe maatstaven op het gebied van kosten, gewicht en akoestiek. De 3 criteria verbeteren door de lage dichtheid van polypropyleen in vergelijking met: Polyamide (PA), tot nu toe het meest gebruikte materiaal voor inlaatspruitstukken. Tegelijkertijd is de veerkracht voldoende. Referenties in Brazilië en Europa zijn de 1-liter driecilinder en in China de 1,6-liter viercilinder benzinemotor van VW.

“De PP-zuigleiding is de eerste en tot nu toe de enige in zijn soort in China en Brazilië. Dit is de eerste driecilinder toepassing in Europa. Akoestisch gezien is dit bijzonder veeleisend”, legt Marco Barbolini, productmanager voor het luchtinlaatsysteem bij Röchling Automotive, uit. “Al met al zijn dit de eerste toepassingen van het inlaatspruitstuk met polypropyleen bij Röchling. Er waren een aantal uitdagingen die moesten worden overwonnen bij het vervangen van polyamide. Hiervoor werden we beloond met een verbeterde akoestiek.”

Productie van PP minder energie-intensief

Minder verwerkingsstappen en de lagere smelttemperatuur en dichtheid zorgen voor een kostenvoordeel van 15% ten opzichte van PA. Bovendien is PP wereldwijd goed verkrijgbaar. "We hebben in elk van de doelmarkten een lokale PP-leverancier gevonden", zegt Barbolini tevreden. Doordat PP niet gedroogd hoeft te worden en de mal- en smelttemperaturen lager zijn, is de productie van de componenten minder energie-intensief. Last but not least verbetert dit de CO₂-Balans.

Ondanks de lagere verwerkingstemperatuur haalt de leverancier nu met PP bijna dezelfde continue bedrijfstemperatuur van 120 °C als met PA. Dit vereist echter een speciale warmtestabilisatie, voornamelijk vanwege de kritische weerstand tegen hete lucht. "Hier ligt onze speciale knowhow", onthult Barbolini. Bij kamertemperatuur en lage temperaturen hebben PP en PA echter dezelfde stijfheid.

Het gewichtsvoordeel van 15% ten opzichte van PA brengt geen nadelen met zich mee op het gebied van treksterkte en rek bij breuk. De belangrijkste mechanische eigenschappen voldoen aan de eis, ook al zijn ze niet altijd vergelijkbaar met die van polyamide. Polypropyleen is ook stabiel wat betreft chemische resistentie. In het geval van ethanol is het zelfs superieur aan polyamide. Hetzelfde geldt voor vochtopname.

De geluidsafstraling is ook verbeterd in vergelijking met PA vanwege de lagere dichtheid - volgens VW "meetbaar en hoorbaar". Vooral bij hogere snelheden en frequenties. Hier daalt de geluidsdruk met 10 tot 15 dB. Uiteindelijk was dit superieure akoestische comfort ook de reden om PA te vervangen door PP. De geometrie van het inlaatspruitstuk hoefde slechts marginaal te worden aangepast om de sterktewaarden voor het nieuwe materiaal te compenseren.

Speciale aandacht bij het geluidsontwerp: luchtfilterkast

Röchling voerde de volledige aanpassingsontwikkeling uit en nam het volledige inlaatgedeelte op in het geluidsontwerp, met speciale aandacht voor de luchtfilterkast. De akoestische effecten van verschillende kenmerken van bevestigingspunten, ontkoppelingselementen, luchtfilterhuisdeksel en vloer, inlaatspruitstukplenum en gasklepflens konden worden gesimuleerd. De overeenkomst tussen berekening en meting was bevredigend. De geometrie, het materiaal, de dichtheid en de afdichting van het filter zelf hebben ook invloed op de akoestiek. De akoestici profiteerden van het feit dat ook het luchtfilter met zijn dempende werking in eigen beheer werd ontwikkeld en geproduceerd. Op deze manier kon de akoestiek van de complete module bestaande uit inlaatspruitstuk en luchtfilterkast als systeem worden geoptimaliseerd.