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Leichtes muss gar nicht teuer sein

Leichtbau: Formel ermittelt kostenoptimale Karosseriebauteile
Leichtes muss gar nicht teuer sein

Im CWO-Diagramm stellen die blauen Balken die spezifischen Kosten eines Materials dar. Das jeweils untere Ende bezeichnet die kostenoptimale Lösung für das entsprechende Material. Die blaue Kugel stellt den aktuellen Konzeptstand dar. Der Entwickler erkennt so die Kostengüte seines Entwurfs. Die grünen Balken stellen das Gewicht des Bauteils dar. Wieder entsprechen die Balkenenden den positiven und negativen Benchmarks. Die grüne Kugel kennzeichnet das erzielte Gewicht: Der Entwickler erkennt die Leichtbaugüte seines Entwurfs. In Rot sind die absoluten Kosten dargestellt: Die Spannen ergeben sich aus der Multiplikation der zuvor genannten Werte. Der Entwickler erkennt so die Zielerreichung bezüglich seiner absoluten Kostentargets (Quelle:IVM)
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Zulieferer tun sich oft schwer, neue Werkstoffe für die Karosserie zu argumentieren. Denn Teile daraus gelten als teuer. Eine von IVM Automotive entwickelte Methode zur Kosten-Gewichts-Optimierung verspricht Abhilfe. Sie soll die wahren Kosten in der Serie ermitteln.

Ralf Anderseck ist Leiter des Geschäftsfeldes Karosserie und Interieur bei IVM Automotive, Remscheid

Der Leichtbau hat es schwer, sich in der Serie durchzusetzen – trotz der Forderung nach geringerem Benzinverbrauch. Das rigide Kostenmanagement der OEM in einem schwierigen Marktumfeld scheint kaum vereinbar mit innovativen Fertigungsmaterialien und -techniken. Die Gründe dafür sind so vielfältig wie das alternative Materialangebot: Sie reichen von zu einseitigen Kenntnissen der Konzeptingenieure über Potenziale, Reifegrad und Kosten von alternativen Werkstoffen, Halbzeugen und Verfahren über aufwendige Freigabeprozesse für deren Einsatz bis hin zu Kostenmodellen, in denen Lernkurven nicht berücksichtigt werden.
Oftmals trifft man auf Maßkonzepte, die auf den Einsatz von Stahl ausgelegt sind. Deren Übertragung auf Leichtbauwerkstoffe endet in viel zu geringen Gewichtseinsparungen. Nicht zuletzt scheitert der kostenoptimierte Leichtbau in der Praxis am mangelnden Bewusstsein über die alte Entwicklerweisheit, dass die Kosten einer Konstruktion schon in der Konzeption festgelegt werden.
An dieser Stelle setzt CWO (Cost Weight Optimization) an, eine von IVM Automotive in Remscheid entwickelte Methodik. Damit lassen sich Serienkosten von Leichtbaukonzepten schon in einer sehr frühen Konzeptphase ermitteln und wirksam beeinflussen. CWO erlaubt es, neue Werkstoffe oder Halbzeuge in ihrer Marktfähigkeit zu beurteilen, Verfahren miteinander zu vergleichen und Ziele für ihre Entwicklung zu definieren.
Gesamte Karosserien und einzelne Module oder Komponenten können für jeden Serienumfang mit CWO in ihren Kosten optimiert werden. Am Ende des Entwicklungsprozesses steht ein Produkt, das in der Serie die richtige Balance zwischen Kosten, Gewicht und anderen gewünschten Eigenschaften findet.
Den Kern der CWO-Methodik bildet die simple Kostenfunktion: K= m · Ks
Dabei bezeichnet K die Kosten des Bauteils in Euro, m die Masse in kg und Ks die spezifischen Kosten in Euro/kg des einbaufertigen Bauteils. Darin enthalten sind Material- und Fertigungskosten, Werkzeugkostenabschreibungen sowie Zuschläge.
Zwei Kostentreiber bestimmen in der Regel die spezifischen Kosten. Ziel der Konzeptphase muss es sein, die Gewichtsziele zu erreichen und dabei ausreichende Steifigkeit und Kostentargets einzuhalten. In der Vergangenheit wurde die Betrachtung der Serienkosten jedoch häufig in spätere Projektphasen verschoben.
IVM Automotive setzte die CWO-Methodik bereits in diversen Kundenprojekten ein. Die Ergebnisse sind überzeugend: In jedem einzelnen Fall hat die frühe Transparenz der Serienkosten von Leichtbaukonzepten für kleine oder große Bauteile, in kleiner oder in großer Serie, geholfen, die Kosten wirksam zu optimieren.
In Einzelfällen konnte die Methode – wenn die vollen Gewichtseinsparpotenziale erreicht wurden – sogar die Kosten konventioneller Bauweisen erzielt werden. Im Rahmen eines Projektes gelang es beispielsweise, den Prozess zur Herstellung eines Pkw-Querträgers aus Leichtmetall so zu gestalten, dass Kostengleichheit gegenüber dem Referenzmodell entstand – bei 50 % weniger Gewicht.
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