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Hybrid, hybrid, hybrid

Hybrid und maßgeschneidert: Leichtbaukonzepte für die Autoindustrie
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So stellt sich der Grafiker Juan Vallderuten die Autos der Zukunft vor: spritsparend und metallisch glänzend. Für ihre Leichtigkeit sorgen „Tailored Hybrid Tubes“ als Kombination aus Aluminium und Stahl. Die Herausforderung: Wie verbindet man die Metalle so fest, dass sie sich gemeinsam umformen lassen? Grafiken: Juan Vallderuten/ Creative Commons; IPH
Forschung | Hybride Ansätze sind „in“, weil halbwegs bezahlbar. So planen Hannoveraner Forscher das Umformen von Stahl-Alu-Hybriden. Ein weiteres Wissenschaftler-Team aus dreierlei Hochschulen will Stahl und CFK in einem einzigen Schritt herstellen.

So teuer wie in der Formel 1 darf es nicht werden, um Gewicht zu sparen. Daher setzen Automobilkonzerne auf Hybridverbindungen aus Metall und Carbonfaser-verstärktem Kunststoff (CFK). Wissenschaftler arbeiten an einem Verfahren, um solche serientaugliche Hybride in einem einzigen Arbeitsschritt herzustellen.

„Wir möchten die Materialien über ein Verbindungselement im Produktionsprozess zusammenbringen“, erläutert Hans-Georg Herrmann, Professor für Leichtbausysteme an der Universität des Saarlandes und am Fraunhofer IZFP für Methodenentwicklung zuständig. „Das Ganze funktioniert im Prinzip ähnlich wie bei einem Dübel in einer Betonwand, der dafür sorgt, dass die Spannung zwischen Wand und Schraubengewinde nicht so groß wird.“
Die Hybridverbindung wird am Lehrstuhl von Prof. Markus Stommel an der TU Dortmund konstruiert und am KIT bei Prof. Gisela Lanza produziert. Prüfingenieure vom Saarbrücker IZFP analysieren anschließend die erzeugten Verbindungen mittels aktiver Thermographie und elektromagnetisch angeregtem Ultraschall (EMUS). Das Forschungsvorhaben wird von der DFG mit über 300 000 Euro gefördert.
Stahl-Alu-Naht contra 1000 bar
Tailored Tubes finden sich in den meisten Autos. Duch Innenhochdruckumformen werden sie virtuos geformt, so dass sie an jeder Stelle in Geometrie und Dicke an die herrschende Belastung angepasst sind. Auch Stahl-Alu-Hybridbleche gibt es bereits. Das IPH und das LZH in Hannover wollen nun beide Ansätze kombinieren und versprechen sich davon eine Gewichtseinsparung von 10 bis 20 %. Die Hybrid Tubes sollen an Stellen hoher Belastung aus Stahl bestehen, an weniger heiklen Stellen aus Aluminium.
Die große Herausforderung ist die Naht, denn beim Innenhochdruckumformen herrschen Drücke von über 1000 bar. Die Forscher setzen auf das Laserlöten, weil beim Schweißen eine Versprödung entstünde.
Auch das Umformen selbst ist schwierig, weil Aluminium weicher ist als Stahl. „Das Problem wollen wir lösen, indem wir die Stahlteile vor dem Umformen leicht erwärmen“, sagt Jonathan Ross, Projektleiter am IPH. Am Vorhaben ( www.ihu-tht.de) beteiligen sich mehrere Zulieferer und zwei große deutsche OEM. Gefördert wird es vom Bundeswirtschaftsministerium. (os) •

 
Tailored Tubes aus Stahl und Alu könnten um bis zu 20 % leichter sein.
Industrieanzeiger
Titelbild Industrieanzeiger 19
Ausgabe
19.2021
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