PSA B20 3001 Antriebsstrang und Fahrwerk – Teile aus organischen Werkstoffen für mechanische Komponenten – Besondere Anforderungen

Die Norm „PSA B20 3001 Antriebsstrang und Fahrwerk – Bauteile aus organischen Werkstoffen für mechanische Komponenten – Besondere Anforderungen“, entwickelt vom französischen Automobilhersteller PSA Group (heute Teil von Stellantis), beschreibt Bauteile aus organischen Werkstoffen (Thermoplaste, Duroplaste, thermoplastische Elastomere oder vulkanisierter Gummi, Kompakt- oder Wabenstrukturen), liefert Materialbeispiele und legt die Material- und Prozessanforderungen für diese Bauteile fest. Diese Norm entspricht der Standardstruktur der technischen Spezifikation PSA A10 0310.

Diese Materialanforderungen an die Teile ergänzen die Anforderungen an die Proben gemäß der Norm PSA B62 0300.

In der Automobilindustrie bezeichnet man unter organischen Werkstoffen kohlenstoffbasierte Polymere, Biokunststoffe, naturfaserverstärkte Verbundwerkstoffe und biobasierte Harze, die häufig aus nachwachsenden Rohstoffen wie Pflanzen (z. B. Flachs, Hanf, Jute, Kenaf, Sisal oder Biopolyamide) gewonnen werden. Diese werden zunehmend in mechanischen Bauteilen eingesetzt, um Gewicht zu reduzieren, die Nachhaltigkeit zu fördern und die Umweltbelastung zu minimieren, insbesondere bei Elektrofahrzeugen, wo eine Gewichtsreduzierung die Reichweite erhöht.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Metallen (Stahl, Aluminium) oder synthetischen Kohlenstofffasern bieten diese Materialien eine geringere Dichte, Erneuerbarkeit und biologische Abbaubarkeit, können aber bei Anwendungen unter hoher Belastung oder hohen Temperaturen Einschränkungen aufweisen.

Die wichtigsten Vorteile organischer Materialien sind folgende:

• Leichtbauweise: Im Vergleich zu Metallen reduziert es die Fahrzeugmasse um 20-50%, wodurch die Kraftstoffeffizienz und die Reichweite von Elektrofahrzeugen erhöht werden.
• Nachhaltigkeit: Geringerer CO2-Fußabdruck (biologische Ressourcen), recycelbare oder biologisch abbaubare Optionen.
• Kosten und Verarbeitung: Es ist im Allgemeinen günstiger als Kohlenstofffaser und eignet sich für Spritzguss oder Formpressen.
• Schwingungsdämpfung: Naturfasern bieten eine gute akustische und thermische Isolierung.

Meine organischen Materialien stellen mich jedoch vor einige Herausforderungen:

Geringere Wärmebeständigkeit und mechanische Festigkeit im Vergleich zu synthetischen Materialien (z. B. Kohlenstofffaser).

• Feuchtigkeitsaufnahme und Zersetzung in rauen Umgebungen.
• Begrenzte Anwendung bei Bauteilen, die ohne Verstärkung hohe Lasten tragen müssen.

Der Antriebsstrang umfasst Motor/Getriebe (Verbrennungsmotor) bzw. Motor/Wechselrichter (Elektrofahrzeug), Antriebswellen und Differenziale. Das Fahrgestell umfasst Federung, Rahmen und Verbindungselemente.

Aus Nachhaltigkeitssicht gewinnen Naturfasern zunehmend an Bedeutung, wobei Kohlenstofffasern den Bau von Hochleistungsfahrzeugchassis dominieren.

Die Automobilindustrie greift aufgrund von Emissions- und Recyclingvorschriften auf diese Materialien zurück. Zukünftige Trends umfassen vollständig biobasierte Werkstoffe für Strukturbauteile von Elektrofahrzeugen. In einigen Fahrzeugen werden Naturfasern in rund 50 Bauteilen verwendet.

Das Hauptziel der Norm PSA B20 3001 ist es, sicherzustellen, dass die in Fahrzeugteilen verwendeten Materialien (von Metallen und Kunststoffen bis hin zu chemischen Beschichtungen) strenge Sicherheits-, Umwelt- und regulatorische Anforderungen erfüllen. Diese Norm hat drei Hauptfunktionen:

• Einhaltung gesetzlicher Bestimmungen: Gewährleistet die Einhaltung internationaler Rechtsvorschriften wie der REACH-Richtlinie (Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe) und der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Stoffbeschränkung: Diese Norm definiert eine Liste verbotener und meldepflichtiger Stoffe. Das bedeutet, dass Lieferanten offenlegen müssen, ob ihre Bauteile bestimmte Chemikalien (wie Blei, Quecksilber oder bestimmte Phthalate) oberhalb eines bestimmten Grenzwerts enthalten.
• Materialcharakterisierung: Dieser Standard bietet Lieferanten eine strukturierte Möglichkeit, die chemische Zusammensetzung ihrer Teile über Systeme wie das International Materials Data System (IMDS) zu melden.

Für Stellantis-Lieferanten ist die Einhaltung der Norm PSA B20 3001 im Rahmen des Freigabeprozesses für Produktionsteile grundsätzlich obligatorisch. Die grundlegenden Anforderungen lauten wie folgt:

• Datenübermittlung: Bereitstellung einer vollständigen Liste der Materialien im internationalen Materialdatensystem.
• Homogene Materialanalyse: Zum Nachweis, dass keine Schicht eines Bauteils die zulässigen Grenzwerte für gefährliche Stoffe überschreitet.
• Zertifizierung: Zur Prüfung der Bauteile anhand der spezifischen Anforderungen dieser Norm werden in der Regel unabhängige Labore hinzugezogen.

Für den Endverbraucher bietet dieser Standard Folgendes:

• Kunststoffe für den Innenbereich sollten keine schädlichen flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) freisetzen.
• Das Fahrzeug sollte am Ende seiner Lebensdauer gut recycelbar sein.
• Verzicht auf die Verwendung giftiger Schwermetalle in Farben oder elektronischen Bauteilen.

Die Bedeutung des PSA B20 3001-Standards ergibt sich aus der Rolle von Stellantis bei der Gewährleistung von Umwelt- und Chemikaliensicherheit innerhalb seiner Lieferkette. Dies ist aus rechtlichen, ethischen und betrieblichen Gründen eine unerlässliche Voraussetzung. Die wichtigsten Gründe für die Bedeutung dieses Standards sind folgende:

• Rechtskonformität und Risikominimierung: Die Automobilindustrie zählt zu den am strengsten regulierten Branchen weltweit. Dieser Standard gewährleistet, dass jedes Fahrzeugteil den internationalen Rechtsvorschriften entspricht.
• REACH: Europäische Verordnung zur Registrierung und Beschränkung chemischer Stoffe.
• Die ELV-Richtlinie (Richtlinie für Altfahrzeuge) schreibt vor, dass Automobile so konstruiert sein müssen, dass sie leicht recycelbar sind und keine Schwermetalle wie Blei, Quecksilber und Cadmium enthalten.
• RoHS: Beschränkt die Verwendung gefährlicher Stoffe in elektrischen und elektronischen Geräten.
• Schutz der Gesundheit von Fahrgästen und Mitarbeitern: Diese Norm begrenzt Stoffe, die für Menschen in verschiedenen Phasen der Lebensdauer des Fahrzeugs schädlich sein könnten.
• Innenraumluftqualität: Begrenzt flüchtige organische Verbindungen und Phthalate, die Gase in die Kabine abgeben können und oft für den Neuwagengeruch verantwortlich sind, aber bei zu hohen Konzentrationen schädlich sein können.
• Hautkontakt: Verringert die Anzahl von Allergenen oder Reizstoffen auf Materialien, die von Fahrgästen häufig berührt werden, wie z. B. Sitzbezüge, Lenkräder und Schalthebel.
• Produktionssicherheit: Schützt die Fabrikarbeiter, indem sichergestellt wird, dass die verwendeten Rohstoffe keine versteckten Giftstoffe enthalten.
• Kreislaufwirtschaft und Recyclingfähigkeit: Stellantis strebt eine hohe Recyclingfähigkeit seiner Fahrzeuge an. Dieser Standard verpflichtet die Zulieferer, die vollständige chemische Formel ihrer Bauteile über das Internationale Materialdatensystem (IMDS) bereitzustellen.
• Rückverfolgbarkeit: Da Recyclingunternehmen genau wissen, was sich in einem Bauteil befindet, können sie es am Ende der Lebensdauer des Fahrzeugs sicher verarbeiten.
• Nachhaltigkeit: Fördert die Verwendung von umweltfreundlichen oder recycelten Materialien durch die Festlegung klarer Regeln darüber, was in den Materialfluss eingemischt werden darf und was nicht.

Seit vielen Jahren versteht unser Unternehmen mit seinen kompetenten und erfahrenen Mitarbeitern die Bedürfnisse seiner Kunden, bietet ihnen die benötigten fortschrittlichen Prüfdienstleistungen und unterstützt sie beim Aufbau, der Implementierung und der Optimierung von Managementsystemen. In diesem Rahmen bieten wir Unternehmen auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm „PSA B20 3001 Antriebsstrang und Fahrwerk – Teile aus organischen Werkstoffen für mechanische Komponenten – Besondere Anforderungen“ an.