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Leicht, leichter und noch leichter

Neue Werkstofftechnologien verbessern die Funktion und senken das Gewicht
Leicht, leichter und noch leichter

Geht es nach dem Erfindergeist der Ingenieure, dann wird die Welt leichter in den nächsten Jahren. Halle 6 ist jedenfalls eine Fundgrube für Leichtbauweisen und daneben für weitere technologieorientierte Innovationen bei Werkstoffen.

Bereits im letzten Jahr bot die „Solutions Area Leichtbau“ mit ihren Exponaten einen bombastischen Überblick über die kreativen Möglichkeiten, Gewicht zu reduzieren. Sie ist auch dieses Jahr in Halle 6 präsent (Stand E52), wenn auch nicht mehr so beherrschend – doch dafür siedeln sich etliche Leichtbau-Akteure um die Exponate-Area herum an.

Allen voran das Leichtbau-Cluster Landshut (Stand E46/E45), von dem die Solutions Area organisiert wird. Neben dem Leichtbauzentrum Sachsen (Stand A31) sind erstmals auch die Baden-Württemberger mit einem Leichtbau-Gemeinschaftsstand präsent (D46, s. Seite 108) sowie viele Firmen. Nicht vergessen werden darf neben der „Suppliers Convention“ in Halle 4 (Programm ab S. 100) das Werkstoff-Forum in Halle 6. Es arbeitet in fünf Tagen die Leichtbau-Potenziale sämtlicher Materialgattungen ab (Stand D52). Dem Besucher ist zu empfehlen, dieses Programm schon daheim zu sichten (zu finden auf hannovermesse.de –> Programm –> Industrial Supply).
Auch das „Innovationszentrum Ingenieurwerkstoffe“ (B44) spiegelt eine solche Materialvielfalt wider, obgleich es dem Leichtbau nicht primär verpflichtet ist: Darunter sind Aussteller, die Alu- und Magnesium-Druckguss (Dynacast), Hybrid-Teile und Spritzgussteile aus PEEK mit Kohlefasern (Röchling), verbundplattierte Werkstoffe (Alinox) und Antriebsteile aus Kunststoff mit Gleitschmiermittel (Girlich) anbieten – alles Technologien, die für den Leichtbau interessant sind.
Handtmann Elteka präsentiert auf der Solutions Area das Exponat einer Ø 600 x 80 mm großen Kurvenscheibe, die mit ihren 12 kg 7-mal leichter ist als aus Stahl. Sie besteht aus dem Kunststoff PA 12C Lauramid. Dessen Herstellung im drucklosen Guss macht selbst aufwändige Formen mit Hinterschneidungen oder Freiformflächen ohne Nachbearbeitung möglich. Die so gefertigte Kurvenscheibe ist dimensionsstabil, chemikalienresistent und lässt sich schmiermittelfrei einsetzen.
Kaum jemand wird bisher von porösem Aluminium gehört haben, wie es die Exxentis AG aus der Schweiz anbietet (Stand C54). Das Material wird zusammen mit Kristallsalz in die Form gegossen und das Salz danach ausgewaschen. Einige Vorteile gegenüber dem Leichtbauwerkstoff Alu-Schaum: Die Herstellung ist einfacher. Die Poren treten in genau definierten Anteilen und Größen (von 5 bis 200 µm) auf und zwischen den porösen und nichtporösen Partien entsteht eine untrennbare, gegossene Verbindung.
Auf ganz andere Weise fördert die Altair Engineering GmbH aus Böblingen den Leichtbau, Mitaussteller beim BaWü-Stand D46. Der CAE-Softwareanbieter und -Dienstleister entwickelt unter anderem bionische Optimierungstools. Die Neuheit „solidThinking Inspire“ soll eine Vision verwirklichen helfen, die so umschrieben werden könnte: Gestalten (und nicht nur Testen) durch Simulation. Heute könne die Simulation mehr als nur kontrollieren und optimieren, sagt Mirko Bromberger von Altair – aber dazu gehöre sie in die Hand der Designer und Konstrukteure selbst und dürfe nicht nur Werkzeug der Berechnungsspezialisten bleiben. „Mit Inspire haben wir für diese Technologie ein Kleid gestrickt, das die Mathematik im Hintergrund hält und dem Konstrukteur in die Hände spielt“, erklärt der Marketingmann.
Um bionische Inspiration gehe es: Der Anwender gibt den zur Verfügung stehenden Bauraum in Form einer CAD-Datei vor oder generiert die Geometrie mit vorhandenen Tools. Dann definiert er die auf den Bauraum wirkenden Lasten, Lagerungen und Fertigungsrestriktionen – alles über eine leicht zu erlernende Benutzeroberfläche, wie Bromberger betont. Inspire findet dann (mit der im Hintergrund arbeitenden Optimierungstechnologie Altair OptiStruct) die optimale Materialverteilung für die gegebenen Lastfälle.
Die Stars im Leichtbau sind heute Carbonfaser-verstärkte Kunststoffe (CFK) – auch in der Halle 6. Welche Spannbreite sie abdecken, kann die Leichtbauzentrum Sachsen (LZS) GmbH mit ihrem Partner demonstrieren, dem ILK der TU Dresden (Stände A31, A30). Beim LZS hat eine mit Rolls-Royce entwickelte Faserverbund-Radialwelle einen 1200-Stunden-Triebwerkstest erfolgreich abgeschlossen. Das Ergebnis ist eine CFK-Welle, die mit einer um 20 % reduzierten Masse eine um 30 % höhere Drehzahl zulässt.
Bereits davor haben LZS und ILK eine Schraubendruckfeder für den Fahrzeugbau aus faserverstärktem Kunststoff entwickelt, die um 80 % leichter ist als die konventionelle Stahl-Lösung. Das Geheimnis liegt im beanspruchungsgerechten Auflösen des Federdrahtquerschnitts vom Voll- zum Ringkreis.
Dass Faserverbunde nicht nur fürs Gewichteinsparen gut sind, zeigt die Eishockeybande, die LZS und ILK für den Produzenten engo konzipierten. Das Haupttragelement besteht aus Glasfaser-verstärktem Kunststoff (GFK). Die neue Nachgiebigkeit schützt die Spieler beim Bandencheck vor Verletzungen. Und weil die Bande im Spritzguss gefertigt wird, sinken auch die Herstellkosten.

So funktioniert „Hannover Messe“

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Vernetzung ist alles, zum Beispiel bei Carbon: Es gibt ein Get-together „CFK trifft Automation“

Was in Hannover der CFK-Branche zugute kommt, kann im Kleinen auch jedes Unternehmen für sich nutzen: Vernetzung. Denn nahezu alle relevanten Technologien sind da. Die CFK-Akteure treffen sich mit den Experten der „Industrial Automation“, weil es hier großen Entwicklungsbedarf gibt.
Es ist kein Geheimnis: Für die supersteifen und leichten Carbon-Werkstoffe werden große Wachstumsraten prognostiziert, insbesondere in der Automobilindustrie. Von einer Zunahme des globalen Produktionsvolumens mit Raten zwischen 13 und 17 % im Jahr ist die Rede, je nach Datenquelle. Doch es gibt eine Bedingung: Die Akteure müssen die Automation forcieren, damit die Fertigung von Bauteilen aus Carbonfaser-verstärkten Kunststoffen (CFK) auch für große Stückzahlen bezahlbar wird. Das ist augenblicklich der Flaschenhals der Technologie. Denn die Stückzahlen in den bisherigen Einsatzfeldern sind begrenzt und erlauben teils sogar Handarbeit – unmöglich im Automobilbau.
Die Deutsche Messe als Veranstalterin hat nun die Initiative ergriffen: Was liegt näher, als die CFK- und Automationsexperten, die alle auf der Messe anwesend sind, zusammen zu bringen?
Die „Industrial Supply“ ist gut bestückt: In Halle 6 sind die Kompetenznetze präsent: der Carbon Composites e.V. (Stand A30), das CFK-Valley Stade e.V. (A44), die Industrievereinigung Verstärkter Kunststoffe AVK (E45), der europäische Verband EuCIA (C46) sowie viele Firmen und Institute. Die Deutsche Messe lädt nun zum Get-together „CFK trifft Automation“ am Donnerstag um 17 Uhr bei den Automatisierern ein (Halle 17 im Forum). Ein Impulsvortrag von IBG Automation führt ins Thema ein, anschließend sind lockere Expertengespräche bei Snacks, Getränken und Hintergrundmusik vorgesehen.
Die zugrunde liegende Idee kann auch jedes Unternehmen für seine je ganz eigenen Belange nutzbar machen. Denn kaum irgendwo sonst sind so verschiedene Fachleute beieinander: So funktioniert „Hannover Messe“.
Was CFK anbelangt, sind die Ziele klar: „Die Automobilindustrie erwartet, dass wir bei den Materialkosten in den nächsten drei Jahren 50 Prozent einsparen und bei den Prozesskosten sogar 95 Prozent“, sagt Patrick Markert, Geschäftsstellenleiter des CFK-Valley Stade. „Das wird nur möglich sein, wenn wir Firmen aus dem Flugzeugbau mit Maschinen- und Anlagenbauern zusammenbringen, die Erfahrung mit der Automobilindustrie haben.“ os
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