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09. November 2010

Symposium: Metalle als Schlüsseltechnologie für den Leichtbau

Das Thema Leichtbau verbindet man generell mit neuen, alternativen Werkstoffen. Dass auch Metalle hier eine wichtige Rolle spielen, zeigte das 5. Landshut-Ingolstädter Leichtbausymposium im Audi Forum in Ingolstadt. Veranstaltet von den Hochschulen Landshut und Ingolstadt sowie dem Leichtbau-Cluster, informierten sich mehr als 70 Experten über neuste Trends beim Einsatz von Metallen im Leichtbau. Das eintägige Tagungsprogramm setzte sich aus Fachvorträgen sowie einer Besichtigung der Automobilproduktion bei der AUDI AG in Ingolstadt zusammen.

Auf Leichtbau abgestimmtes Denken notwendig

Als Hauptfaktoren beim Leichtbau stellten die Initiatoren und Moderatoren der Veranstaltung, Prof. Dr. Jörg Wellnitz (Hochschule Ingolstadt) und Prof. Dr. Otto Huber (Hochschule Landshut) vor. Dies seien u. a. optimale Materialien, Fertigungstechniken, Funktionen, Sicherheitsaspekte, Kostenstrukturen und CO2-Emmission. All diese Bereiche müssten nachhaltig verbessert werden, obwohl sie sich gegenseitig, oftmals gegenläufig beeinflussen. Die Thematik „Leichtbau“ mit ihren vielen Einflussgrößen habe viel Potenzial, erfordere aber auch ein auf Leichtbau abgestimmtes „Denken“. Nicht nur bei den Bauteilen, sondern bereits bei deren Konstruktion. Die vielfältigen Kompetenz der Partner in einen Netzwerk wie dem Leichtbau Cluster könne dabei überproportional genutzt werden.

Bleche und Verbundmaterialien mit Leichtbaupotenzial

Welche Fortschritte und welch großes Potenzial moderne Stahlblechwerkstoffe in der Produktion beim Automobilhersteller versprechen, erläuterte Erik Hilfrich (ThyssenKrupp Steel Europe AG). Er ging erst auf die aktuellen Sandwichblechwerkstoffe ein und betonte dann die Chancen von zukünftigen Stahlblechen, die bei relativ geringer Temperatur „warmumgeformt“ werden könnten und trotzdem höchste Festigkeit (bis zu 1.900 MPa) versprechen.

Ein neuen Werkstoff aus Manganblech, genannt MnE21, für den Einsatz im automobilen Leichtbau stellten Dr. Stephen Rudzewski (Technikleiter Semcon Holding) und Peter Stolfig (Geschäftsführer Stolfig GmbH) vor. Durch den hohen Anteil von Magnesium sei das Material sehr leicht und stabil, auch die Energiebilanz sei sehr positiv, erste Anwendungen im Automobilbau seien bereits gelungen, „im Frühjahr 2011 soll ein Modulquerträger als Versteifungsgerippe in den Serieneinsatz kommen“, verriet Stolfig.

Auf die großen Möglichkeiten von Metallschäume im modernen Automobilbau ging Prof. Dr. Jörg Wellnitz von der Hochschule Ingolstadt ein. Nähme man die Festigkeitsstrukturen an Bauwerken, in der Natur oder im menschlichen Knochenbau als Vorbilder und würde man dies Erkenntnisse auf die Konstruktion von zum Beispiel Karosseriestrukturen oder Formbauteilen anwenden, könnte ein erheblicher Beitrag zum Leichtbau geleistet werden.

Wettbewerbsvorteile durch Leichtbau

Welche Wettbewerbsvorteile Werkstoffsubstitution einem Unternehmen bringen kann, verdeutlichte Jan-Michael Roß (Universität Augsburg). Er stellte die ersten Ergebnisse einer wissenschaftlichen Untersuchung vor, die sich u.a. mit dem richtigen Zeitpunkt der Markteinführung eines neuen Werkstoffes sowie deren Auswirkungen befasst. Nach Sparten getrennt zeigte er das Potenzial beim ersetzten bestimmter Werkstoffe auf, bei der Durchsetzbarkeit von Mehrkosten gäbe es große Unterschiede zwischen dem Automobilbau, der Luft- und Raumfahrt oder dem Maschinen- und Anlagenbau.

Welche Potenziale durch moderne Gussteile für den Leichtbau entstanden sind, zeigte Prof. Dr. Klaus Eigenfeld (Leiter des Gießerei-Instituts der Technischen Universität Bergakademie Freiberg). Besonders im Motoren- und Getriebebau sei viel Leichtbaupotenzial umgesetzt worden. Die stabilen Strukturen an Gehäusen bei gleichzeitig geringerem Gewicht und höherer Funktionsübernahme ließen sich auch in gegossenen Integralträgern umsetzen, die zum Beispiel im Audi A8 als hinterer Längsträger oder in Türinnenteilen anderer Fabrikate zu finden sind.

Einsatzmöglichkeiten von Leichtbauwerkstoffen und -konstruktionen zeigte Dr. Joachim Wloka (Audi AG und Leiter Kompetenzfeld „Produktions- und Automatisierungstechnik“ an der Hochschule Ingolstadt) an den aktuellen Modellen des Ingolstädter Automobilherstellers auf. Er zeigte, die enorme Gewichtsersparnis bei gleichzeitiger Stabilitätserhöhung in der Aluminiumkonstruktion des Audi A8 in drei Generationen bzw. 25 Jahren Produktionszeit sowie beim Einsatz einer Stahl-Aluminium-Karosserie (Audi TT) und der steigenden Verwendung von Kunststoffbauteilen.

Einen detaillierter Einblick in die Abläufe der automobilen Fertigung und die Anwendung automobiler Leichtbautechnologien bot schließlich ein Rundgang durch die laufende Audi-Produktion im Werk Ingolstadt.

Ausblick: 5. Landshuter Leichtbaucolloquium

Die nächste Veranstaltung des Leichbau Clusters steht bereits auf der Agenda: Wie Marc Bicker (orgnisatorischer Leiter des Cluster Leichtbau) ankündigte wird das 5. Landshuter Leichtbau-Colloquium am 23./24. Februar 2011 an der Hochschule Landshut das „Leichtbau und nachhaltige Mobilität“ haben. 45 Fachreferenten werden in den einschlägigen Kerndisziplinen des Leichtbaus neue Entwicklungen aus dem Leichtbau bieten und wie in den letzten Jahren einen Branchentreff in diesem innovativen Themenfeld darstellen.


15. Juni 2010

Landshut im Zentrum des Leichtbaus - Labor Klebtechnik eingeweiht

Fachleute unterschiedlichster Branchen trafen sich an der Hochschule Landshut zum  2. Forum „Multi Material Design für Leichtbauanwendungen“. In diesem Rahmen wurde das neue Labor für Klebtechnik und Verbundwerkstoffe  der Hochschule eingeweiht.

Das Fachforum stellte eine Fortsetzung der erfolgreichen Kooperation bayerischer Netzwerke dar, es wurde vom Leichtbau-Cluster zusammen mit der Carbon Composites e.V. sowie dem Cluster Neue Werkstoffe organisiert. „Speziell in der Zusammenarbeit von Netzwerken liegt großes Potenzial für einen branchenübergreifenden Austausch zu den komplexen Themenstellungen des Leichtbaus“, betonte Hochschulpräsident Prof. Dr. Erwin Blum, bei der Begrüßung der mehr als 60 Teilnehmer aus unterschiedlichsten Branchen .

„Die Kombination von verschiedenen Materialien im Multi Material Design bietet eine hervorragende Möglichkeit beanspruchungsgerecht, material- und energieeffizient und somit wirtschaftlich zu konstruieren und produzieren“, so Prof. Dr.-Ing. Otto Huber, technisch-wissenschaftlicher Leiter des Leichtbau-Clusters in seiner Einführung.  „Für hochbelastete Bauteile, wie den Flugzeugpropeller, entstehen gerade durch den Materialverbund langlebige Lösungen“, erläuterte Gerd Mühlbauer, MT Propeller GmbH. Die Verbundbauweise mit natürlichen Rohstoffen (Holz und Kunstharze) habe wesentlich zum Erfolg von Propellern beigetragen. Mit modernen Werkstoffkombinationen, beispielsweise mit glas- oder kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen, würden heute leistungsoptimierte Propeller hergestellt, die hervorragende Reparaturfähigkeit von Holzwerkstoffen sorge für eine sehr hoher Lebensdauer.

Multi Material Design müsse über den gesamten Lebenszyklus eines Fahrzeuges konzipiert werden, erklärte Reinhard Hoock, BMW AG. Neben den Materialeigenschaften und der Konstruktion, seien dabei die gesetzlichen Regularien ebenso wichtig, wie auch die Werkstoffverfügbarkeit. „Die Bewertung der Nachhaltigkeit und geeignete Recyclingstrategien spielen bei der Werkstoffauswahl in der Fahrzeugentwicklung von Beginn an eine große Rolle“ so Hoock weiter.

Leichtbaupotenziale von textilen Strukturen bei Automobilsitzen beleuchtete Rudolf Schröder, apos GmbH & Co. KG. Die Kombination aus elastischen Fasereigenschaften und thermofixierter Gewebebindung ergäbe einen dauerelastischen Werkstoff, der zur Einsparung von Sitz-Unterfederungskonstruktionen genutzt werden könne. Gerade im Automobilumfeld spielen derartige Leichtbaupotenziale natürlich eine große Rolle.

„Leichtbau kann auch verstanden werden als ‚leicht zu bauen’ und durch den Einsatz von ortsüblichen Materialien entsteht dabei häufig Multi Material Design“, so schlug Prof. Schlimmer die Brücke zu Mauerwerksverstärkungen mit Naturfasern. Er berichtete über ein Entwicklungsprojekt im Iran, rund um den größten Lehmbau der Welt, die Zitadelle von Bam. Die präsentierte Lösung aus biaxialer Naturfaserverstärkung sei mittels detaillierter Beanspruchungsanalyse, sowie computergestützter Simulation abgesichert und erfülle auch die ästhetischen Ansprüche vor Ort.

Einweihung des Labors Klebtechnik und Verbundwerkstoffe

Im Anschluss an das Fachprogramm lud Prof. Dr. Karl Reiling (Fakultät Maschinenbau) die Teilnehmer zur offiziellen Einweihung des Labors für Klebtechnik und Verbundwerkstoffe der Hochschule Landshut ein. Die Klebtechnik verbinde als wärmearmes Fügeverfahren neben metallischen Werkstoffe zunehmend Leichtbauwerkstoffe wie Faserverbunde. Die Mischbauweisen z.B. im Automobilbau werde erst durch die Klebtechnik zu einem Kosten und Gewicht senkenden Faktor, wie Laborleiter Prof. Dr. Karl Friedrich Reiling ausführte.

"Gerade durch die Verwendung von leichten Faserverbundwerkstoffen mit metallischen Lasteinleitungen oder Anbindungen an Metallstrukturen ergeben sich konstruktive Anforderungen, die nur von der Klebtechnik erfüllt werden können", erklärte er weiter. Das Labor ermögliche einerseits die Fertigung von Faserverbundstrukturen und Prototypbauteilen, andererseits die werkstoffmechanische Prüfung von Klebstoffen und Verbundwerkstoffen. Es soll diese Schlüsseltechnologie des Leichtbaus den bayerischen Unternehmen zur Verfügung stellen. Bayerns starke Netzwerke rund um die Themen des Leichtbaus, mit Ihren jeweiligen regionalen und thematischen Stärken, konnten bei diesem Forum wiederum ihre enge Zusammenarbeit unter Beweis stellen. Weitere Aktivitäten sollen folgen, so Marc Bicker, kaufmännischer und organisatorischer Leiter des Leichtbau-Clusters.