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Fahrerkabinen der Zukunft – mit Kunststoffteilen das Wohlbefinden steigern

by Martin Hintsteiner

Da wir einen Großteil unserer Zeit am Arbeitsplatz verbringen ist es wichtig, dass dieser so optimal und komfortabel wie nur möglich ist. Fahrer von Bau- und Landmaschinen sind bei Ernteeinsätzen, auf Baustellen oder im Tunnelbau mit extremen Einsatzbedingungen konfrontiert.   

fahrerarbeitsplatz-der-zukunftAbbildung 1: Fahrer-Arbeitsplatz der Zukunft, eine Studie von Continental (Bildquelle: Continental)

Die Oberflächen in einer Kabine müssen dem rauen Arbeitsalltag standhalten, hochfunktionell, langlebig und vor allem komfortabel für den Fahrer sein. Polyurethan (Abkürzung PU oder PUR) ist in der Automobilindustrie nicht nur aufgrund seines geringen Gewichts ein sehr gefragtes Material. Seine Fähigkeit, sich in Form, Funktion und Materialeigenschaften an unterschiedlichste Einsatzbereiche und Anforderungen anzupassen, macht es zur effektiven Lösung für viele Aufgabenstellungen.

Qualität auch bei geringen Stückzahlen

Jede Kabine hat ein anderes Einsatzgebiet. Vom Traktor bis zum Gabelstapler, von der Baumaschine bis zum Flughafenfahrzeug. Wer in das Innere eines Fahrzeuges blickt, findet viele Beispiele dafür, was die eingesetzten Materialien und Formteile heute leisten müssen. Die Fahrer müssen über lange Zeit am Steuer leistungsfähig bleiben und die Bedienelemente bzw. Oberflächen sollten angenehm/bequem sein und somit die Freude und Produktivität steigern.

optimierte-fahrerkabineAbbildung 2: Optimierte und individuell auf den Fahrer abgestimmte Kabine (John Deere®)

Inhaltsverzeichnis:
1. Komfort durch Haptik
2. Moderne Systemintegration
3. Klima und Akustik 
4. Design
5. Beständigkeit
6. Kleinserien für Nischenfahrzeuge
7. Anwendungsbereiche
8. Fazit

Komfort durch Haptik

Polyurethan hat den großen Vorteil, dass sich die Oberflächenhärte bzw. die Beschaffenheit unterschiedlich einstellen lässt. Ob sich das Lenkrad oder der Schalthebel angenehm anfühlen ist eine Eigenschaft des verwendeten Materiales. PUR-Formteile können in unterschiedlichsten Shore-Härten produziert werden. Durch spezielles Know-How und einer dementsprechenden Oberflächenstruktur kann die haptische Qualität jedes einzelnen Bedienelementes bewusst gesteigert werden. Beim Anfassen der Kunststoffteile wird es fühlbar, ob es den Händen schmeichelt. 

PU Schalthebel
Abbildung 3: Komfortables bedienen mit einer angenehmen Oberfläche

Moderne Systemintegration

Durch ein TFT-Display bzw. einen Monitor werden die wichtigsten Maschinenparameter angezeigt. Dieser soll dem Design aber keinen Strich durch die Rechnung machen. Ablagen, gekühltes Staufach und integrierte USB Ladebuchsen dürfen heutzutage in keiner Komfortkabine fehlen. Diese Features können perfekt in die PUR Innenverkleidungen formschlüssig integriert werden. Keine sichtbaren Biegeteile oder Schweißkonstruktionen sind erforderlich und dadurch werden potentielle Gefahrenbereiche vermindert. Der Kabineninnenraum sieht somit immer sauber und aufgeräumt aus. Das Eindringen von Schmutz und Staub wird durch die Kunststoffverkleidung verhindert. Schlussendlich sorgt die integrierte Technik für Sicherheit und Komfort.

Steuerkonsole-Intusi-für-BaggerAbbildung 4: Intuitive Steuerkonsole INTUSI für Bagger ( Lorenz/TUD)

Klima und Akustik

Da die Vibrationen bei Baumaschinen und Landmaschinen nicht zu vermeiden sind, muss die Schwingfähigkeit der Kabine verändert werden, um den Lärm zu mindern. Durch geschäumte Weichschaumteile bzw. Halbhart-Schaumteile wird der Schall gebrochen. Ein weiterer Vorteil ist das Klima in der Kabine. Durch den Einsatz von Integralschaum ist die äußere Oberfläche der Kunststoffteile geschlossen und die Wandstärke des Formteils mit Luftkammern (Schaum) versehen.  Ein optimales Klima und die Minimierung der störenden Geräusche sorgen für angenehmeres Arbeiten und mehr Effizienz.

Design

Interieur Design, welches mit einem herkömmlichen Verfahren (Schnittschaum) nicht realisierbar ist, lässt sich mittels kostengünstigen Kunststoffformen herstellen. Trägerelemente, Gewinde und Befestigungselemente können ohne großen Aufwand mitgeschäumt werden. Komplizierte, dreidimensionale Flächen lassen den Fahrzeuginnenraum modern und professionell wirken.   

PU fahrersitzAbbildung 5: Der Fahrersitz dreht sich automatisch, um das Betreten beim Öffnen der Tür zu erleichtern (ProjectTETRA)

Beständigkeit

PUR-Materialien für die Innenverkleidung, das Cockpit oder für das Lenkrad passen sich funktionell und haptisch den Bediener an. Gerade im harten Arbeitseinsatz werden die Kunststoffteile sehr stark beansprucht. Die spezielle Oberfläche von Integralschaum zeichnet sich durch die hohe Abriebfestigkeit und einer guten Griffigkeit aus. Beanspruchte Flächen wie die Sitzflächen oder Bedieneinheiten (Joystick, Schaltknauf, uvm.) sind äußerst Robust und einfach zu reinigen.  

Kleinserien für Nischenfahrzeuge

Im Gegensatz zum Spritzgießverfahren, bei welchem die Formen bzw. die Werkzeuge aus  Stahl oder Aluminiummaterialien gefertigt werden können, werden bei der Herstellung von PUR-Formteilen Polymerbeton Werkzeuge verwendet. Bei der Verarbeitung von Weichintegral-Werkstoffen sind die Temperaturen und der auftretende Druck in den Werkzeugen geringer, wodurch sich die Anforderungen an das für die Fertigung des Werkzeuges verwendete Material im Vergleich zum Spritzguss unterscheiden.

Spezialfahrzeuge sind in der Anschaffung meist teurer, weil der Hersteller nur geringe Stückzahlen verkauft. Die Innenausstattung der Fahrzeugkabine besteht meist aus Blechteilen, da sich die Investitionskosten nur schwer auf die gering verkaufte Stückzahl umlegen lassen. Polymerbetonformen haben eine Standzeit von mehreren Tausend Entformungen und lassen sich beliebig lange einlagern. Im Regelfall wird das Produktionswerkzeug so ausgelegt, dass die gewünschte Stückzahl erreicht wird.

Beispiel: Beifahrersitz / Sozius

Werkzeugkosten:           € 2.500
Standzeit:                            200 Stück / 4 Jahre
Sitz:                                         € 50

Bei einer Abnahme von 50 Stück würde sich der Werkzeugkostenanteil somit auf € 12,50 pro Sitz belaufen.

Bei der Entwicklung von neuen Kabinensystemen ist diese Technologie die effektivste Methode um zu überprüfen, ob der Joystick gut in der Hand liegt, der Rückfahr-Monitor gut in das Kabinendesign integriert ist oder der Klappsitz ausreichend komfortabel ist. Funktionsprototypen aus PUR sind unumgänglich wenn eine neue Baureihe von Fahrzeugkabinen entwickelt wird.    

IntegralschaumAbbildung 6: Innenverkleidung aus PUR (Polyurethan)

Anwendungsbeispiele

Die Anwendungsbeispiele sind folgende:

  • Lenkräder
  • Schaltknöpfe
  • Armauflagen
  • Ablagen
  • Staufächer
  • Innenverkleidungen
  • Cockpit-Verkleidungen
  • Armaturenbrett
  • Aufprallschutz
  • uvm.

Fazit

Das Innendesign von Fahrzeugkabinen hat einen erheblichen Einfluss auf die Kaufentscheidung. Die Kabine von heute sollte Softtouch-Oberflächen und integrierte Applikationen haben, sowie robust und unempfindlich sein. Der moderne Fahrer möchte seine Maschine so angenehm und sicher wie möglich bedienen. Durch die niedrigen Investitionskosten wird es auch bei Nischenfahrzeugen mit geringen Stückzahlen, interessant sein, die Kunden mit neuen Gestaltungsmöglichkeiten zu beeindrucken. Die einfache Reinigung des Innenraums und die akustischen und klimatischen Vorteile des Werkstoffes sind ein zusätzlicher Mehrwert um sich vom Wettbewerb abzuheben. In einer modernen Fahrzeugkabine sollen Ideen nicht nur funktional umgesetzt werden, sondern auch qualitativ hochwertig ausgeführt sein. Somit sollte dem Fahrer eine möglichst ansprechende und robuste Innenausstattung für einen harten Arbeitseinsatz zur Verfügung stehen.  

kunststofftechnik RIM Weichschaum

Martin Hintsteiner

Geschäftsführer HINTSTEINER GROUP Experte Carbontechnik & Kunststofftechnik

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