Der Fahrzeugbau forciert den Leichtbau, Stahl steht im Wettbewerb mit immer mehr Materialien. Auch ThyssenKrupp beschäftigt sich mit Kunststoffen und erforscht sogar intensiv Faserverbundwerkstoffe sowie Hybrid-Bauweisen.
Hans-Ulrich Tschätsch Fachjournalist in Essen
Es ist mehr als eine momentane Laune bei den Verantwortlichen im ThyssenKrupp-Konzern. Carbonfaser-verstärkte Kunststoffe (CFK) wurden zu einer Querschnittstechnologie erhoben. Deren Erforschung und Entwicklung wird für so wichtig erachtet, dass fünf von sechs Business Areas damit befasst sind. Um in diesem Sektor langfristig erfolgreich arbeiten zu können, wurde vor kurzem das TechCenter Carbon Composites (TCCC) in Kesselsdorf bei Dresden in Betrieb genommen. Die hier ansässige ThyssenKrupp Carbon Components GmbH ist ein Joint Venture mit einem Spin-off der Technischen Universität Dresden.
Mit der Gründung des TCCC hat ThyssenKrupp die Entwicklungsaktivitäten im Bereich CFK stark ausgebaut. Zu den Schwerpunkten der Entwicklungsarbeit gehören Fertigungs- und Simulationstechnologien für ein breites Spektrum an Werkstoffen, einschließlich Hybridmaterialien aus Stahl und CFK. Das TechCenter kann mit seinen Anlagen und Vorrichtungen serienfähige Fertigungsprozesse darstellen sowie Prototypen-Bauteile und Kleinserien fertigen.
Felgen aus CFK
Bereits heute fertigt das Unternehmen Leichtbau-Felgen aus CFK. Diese Bauteile sind 30 bis 50 % leichter als herkömmliche Aluminium-Felgen. Wie eng die Zusammenarbeit von ThyssenKrupp mit Universitäten und Forschungseinrichtungen beim Thema CFK inzwischen ist, zeigt das Projekt InEco. Hier wurden mit dem Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik ILK der TU Dresden und der Leichtbau-Zentrum Sachsen GmbH Lösungen für ein ultraleichtes Elektrofahrzeug entwickelt.
Charakteristisch für InEco ist ein innovativer Materialmix aus hochfesten Stählen und CFK. Die Entwickler setzten dabei auf eine integrale Mischbauweise und konnten die Fahrzeug-Leermasse mit ultraleichten Komponenten auf nur noch 900 kg senken. Das Gesamtfahrzeug ist crashkompatibel in CFK-Stahl-Hybridbauweise gestaltet.
Wie wichtig die Weiterentwicklung dieser neuen Technologien für den Konzern angesehen wird, machte Konzernchef Dr. Heinrich Hiesinger bei der Eröffnung der ThyssenKrupp Carbon Components GmbH deutlich. Hiesinger erklärte, dass ThyssenKrupp sich derzeit in einem umfangreichen Veränderungsprozess befinde. „Wir präsentieren hier in Dresden ein Beispiel für unsere konsequente Ausrichtung auf Zukunftsthemen.“
Hiesinger ließ keinen Zweifel daran, dass neben dem Ausbau von Forschung und Entwicklung auch die verstärkte Zusammenarbeit mit Spitzenuniversitäten und -instituten zur Neuausrichtung gehört. Das TCCC sei deshalb ein gutes Beispiel für die Arbeitsweise im Konzern: „Mit Blick auf die technologischen Potenziale faserverstärkter Kunststoffe und die damit wachsenden Märkte, aber vor allem auch mit Blick auf die zahlreichen Anknüpfungspunkte in unserem Unternehmen, haben wir uns entschieden, für diese Technologie ein Kompetenzzentrum als konzernübergreifenden Anlaufpunkt aufzubauen.“
Die Anknüpfungspunkte reichen vom Werkstoff, insbesondere im Mischbau mit modernen Stahlgüten, über die Produkt- und Prozessentwicklung bis hin zur Produktion von faserverstärkten Bauteilen in den verschiedensten Konzernbereichen. Dazu noch einmal Dr. Heinrich Hiesinger: „Im Sinne eines interdisziplinären Ansatzes soll das Produkt- und Anwendungswissen sämtlicher Mitarbeiter mit dem Faserverbund-Know-how in Dresden zusammengeführt werden. Zumal wir als diversifizierter Industriekonzern bereits über Anwendungs- und Fertigungs-Know-how für CFK-Bauteile verfügen.“
So beherrsche ThyssenKrupp im Marineschiffbau die gesamte Produktionskette von der Auslegung und Simulation bis hin zur Qualitätssicherung von CFK-Komponenten. Die Business Area Materials Services beliefert nun auch Flugzeughersteller mit Faserverbundwerkstoffen. Und auch die Tochter Engineering, ein Unternehmen der Business Area Industrial Solutions, sei nun mit ihrer Division Lightweight Solutions in die Produktion von Faserverbundbauteilen eingestiegen und inzwischen ein führender Anbieter für Werkzeuge, Fertigungsanlagen und Automatisierungstechnik.
Die Zusammenarbeit mit Hochschulen hat mit dem Projekt InEco nicht aufgehört. Derzeit arbeiten Wissenschaftler des ILK mit Experten von ThyssenKrupp und weiteren Projektpartnern im Forschungsprojekt Leika zusammen. Dabei soll eine Leichtbau-Bodenstruktur für Elektrofahrzeuge als Funktionsprototyp entwickelt werden. Das Projekt läuft bis August 2016.
Die Projektpartner wollen ungenutzte Potentiale im Hinblick auf Werkstoff, Simulation, Konstruktion und Prozess von der einzelnen Komponente bis hin zum System und deren Wechselwirkung aufzeigen. Zum Beispiel entstehen neuartige Sandwichverbunde durch die Kombination von Deckschichten aus Stahl oder Magnesium mit einem Faserverbundkern. Nach ersten Umformversuchen wurde – zur Veranschaulichung des Leichtbaupotenzials – eine erste Demonstratorstruktur konzipiert. Noch in diesem Jahr soll bei ThyssenKrupp im TCCC eine Anlage zur Fertigung der Sandwichbleche mit Stahldecklagen in Betrieb genommen werden. •
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