Hybrid-Leichtbau | ThyssenKrupp hat die Ergebnisse seines bislang größten Forschungsprojektes „InCar plus“ vorgestellt. Es umfasst 40 Lösungen für den Automobilbau mit Einsparpotenzialen bis zu 50 % beim Gewicht und bis zu 20 % bei den Kosten. Auch CFK-Technologien sind enthalten.
„Unser Ziel ist es, das Beste aus den Werkstoffen für unsere Kunden im Automobilbau heraus zu holen“, erklärt Vorstandsmitglied Dr. Heribert Fischer von ThyssenKrupp Steel Europe den bei InCar plus verfolgten Ansatz. „Plus“ steht dafür, dass alle Konzernbereiche involviert waren.
Dieser Logik folgend sind neben Stahl-, Leichtmetall- und Hybridkonzepten auch CFK-Lösungen im angebotenen Technologie-Portfolio. Wobei, so der Hinweis, speziell bei CFK nicht nur die hohe Gewichtsreduktion gesehen werden dürfe, sondern auch nach Kosten, Fügestrategien und Ökobilanzen gefragt werden müsse. Hier sei es die Sache der Automobilindustrie, abzuwägen und auszuwählen. Die Ergebnisse werden nun als herstellerneutrale – aber bereits weitgehend erprobte – Lösungsvorschläge den OEM präsentiert.
Für verschiedene Komponenten erweisen sich Faserverbundwerkstoffe, insbesondere Carbonfaser-verstärkte Kunststoffe (CFK), als deutlich leichtere Alternative. So ist beispielsweise ein in InCar plus entwickeltes Stoßdämpferrohr aus CFK bis zu 45 % leichter als ein Aluminium-Dämpferrohr. Bei einzelnen Bauteilen der Lenksäule wird mit CFK eine maximale Gewichtsreduktion von 60 % und bei einer kompletten Lenksäule von 25 % erreicht. Und bei Rädern für Oberklassefahrzeuge zeigt ThyssenKrupp, dass eine Kombination aus CFK-Felge und Stahl-Radschüssel nicht nur leichter ist als Aluminium-Schmiederäder, sondern auch ästhetisch sehr ansprechend sein kann.
Wichtig ist den Werkstoffexperten des Konzerns bei CFK-Projekten nicht nur, leichtere Bauteile zu entwickeln, sondern auch neue Fertigungs- und Bearbeitungsprozesse zu erproben und zu optimieren, wie sie betonen. Auf dass CFK-Komponenten künftig auch einfacher und kostengünstiger produziert werden können.
Gestickt statt gewebt und beschnitten
Als Paradebeispiel für diesen Ansatz heben die Entwicker die Konsole einer Lenksäule hervor. Durch den Wechsel von Metallblechen zu Carbon-Werkstoffen ist es gelungen, das Gewicht um 60 % zu senken, gleichzeitig wurde der Fertigungsprozess verbessert.
Herzstück ist jetzt RTM (Resin Transfer Molding) mit exakt gestickten Preforms, die das aufwendige Verarbeiten von CFK-Halbzeugen und das spätere Nachbearbeiten der Konsole vermeiden. Unter dem Strich haben sich, so teilen die ThyssenKrupp-Fachleute mit, die Materialausnutzung mehr als verdoppelt, die Taktzeit um ein Drittel und die Investitionskosten sogar um 80 % verringert.
Für spezielle Leichtbauanforderungen hat ThyssenKrupp zudem CFK-Stoßdämpferrohre entwickelt. Zum derzeitigen Entwicklungsstand ist von Gewichtseinsparungen von 33 bis 45 % auszugehen. Hier kommt mit dem Nasswickelverfahren eine Methode zum Einsatz, bei der Carbonfasern ressourcenschonend, ohne den Umweg der Halbzeugfertigung, ins Bauteil gebracht werden. Die Erprobung am Prüfstand ist abgeschlossen, erste Prototypen des Dämpfers absolvieren bereits Erprobungsfahrten bei einem Automobilhersteller. (os) •
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