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Leichtbau nutzt zunehmend 3D-Druck

Zukunftstechnologien wachsen zusammen
Leichtbau nicht ohne 3D-Druck

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Fünf Hallen hatte die Hannover Messe 2020 für Zulieferlösungen reserviert, Schwerpunkt Metall. Das Konzept der „Hightech-Halle“ zielt auf die nahende Zukunft mit Fokus auf Leichtbau, Additive Manufacturing und innovative Materialien.

Diese drei Themen sind industrielle Trends, aber nicht nur. Auch ihr Zusammenwachsen ist ein Trend. Der Bereich „Engineered Parts & Solutions“ der auf Transformation ausgerichteten, neuen Hannover Messe hätte dies überdeutlich gemacht. Die Schau fällt leider aus, doch die Trends bleiben: Leichtbau wird immer wichtiger, auch außerhalb des Automobilbaus. Zunehmend nutzt er neben neuartigen Materialien immer häufiger den 3D-Druck. Moderner Leichtbau kann auf die Möglichkeiten des Additive Manufacturing (AM) nicht mehr verzichten, will er Massen wirkungsvoll reduzieren – die Hightech-Halle 23 hätte alle diese Themen konsequenterweise an einem Ort gemeinsam zur Sprache gebracht.

„Klimaerwärmung, Ressourcenschutz und Senkung von Emissionen – die Herausforderungen sind da, aber die Lösungen auch“, sagt Dr. Wolfgang Seeliger, Geschäftsführer der Leichtbau BW GmbH, Landesagentur aus BaWü. Das Konzept des Messestandes spiegelt mit zwölf Mitgliedsfirmen just die Verzahnung wider, die den Leichtbau künftig kennzeichnet. „Bei einer leichteren Maschine spart man zum Beispiel nicht nur Material und Herstellungskosten, sondern im Betrieb auch Energiekosten, wenn etwa Antriebe kleiner dimensioniert werden können. Das reduziert wiederum Emissionen“, erklärt Seeliger. Alles hängt zusammen.

Das Highlight-Exponat des Gemeinschaftsstands, das Urban Modular Vehicle (UMV) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrttechnik (DLR), wird hoffentlich auch noch anderwo oder spätestens 2021 in Hannover zu sehen sein. Es ist als ein autonom fahrendes Shuttle konzipiert und baut in acht Varianten auf einer einzigen Basis auf: Die Front- und Heckmodule sind einheitlich, wohingegen sich die Fahrzeugmitte variabel anpassen lässt, je nach Einsatzzweck. Das Bodenmodul lässt sich in der Länge verändern. „Das UMV ist ein tolles Beispiel für Konzeptleichtbau. Es geht dabei darum, ein Produkt als Ganzes von Grund auf neu zu denken, auf die Erfüllung einer bestimmten Funktion zuzuschneiden und alles Überflüssige wegzulassen“, sagt Dr. Seeliger.

Das UMV habe das Potenzial, Stadtbilder zu verändern: Während im Berufsverkehr im Schnitt nur 1,2 Personen im Fahrzeug sitzen, ist das UMV idealerweise mit vier Personen besetzt und laufend in Bewegung: Per App können die Fahrgäste das UMV bestellen und sich damit autonom befördern lassen. Anschließend erledigt es den nächsten Auftrag.

Damit ein solches Fahrzeug als Gesamtsystem funktionieren und mit niedrigem Gewicht eine hohe Reichweite erzielen kann, braucht es smarte und leichte Lösungen auf Komponenten- und Materialseite. Lösungen, wie sie die Aussteller des Gemeinschaftsstands im Programm haben – hier stellvertretend genannt für die Vielfalt an Lösungen, die Halle 23 erwarten ließ.

Gaugler & Lutz etwa stellt Kernmaterialien für den Leicht- und Sandwichbau her. Dazu gehören Mikrosandwiches, also besonders dünnwandige Sandwichteile. Mit ihnen sollen sich bei Komponenten wie Hutablagen, Kofferraumauskleidungen oder Türtaschen im Interieur rund 40 % Gewicht einsparen lassen. Da sich die Bauteile im OneShot-Verfahren fertigen lassen, senken kurze Zykluszeiten die Herstellungskosten.

Die leichten Spiralgewebe von Gustav Gerster lassen sich für die Herstellung von Bremsscheiben aus Carbon-Keramik oder faserverstärktem Siliciumcarbid verwenden. Im Gegensatz zu Metallscheiben sind sie leichter und es ist keine Korrosion zu befürchten. Trumpf Laser- und Systemtechnik nutzt sogar additive Technik für Bremsscheiben. Das Unternehmen verfügt unter anderem über das Know-how, sie per Laserauftragsschweißen zu beschichten, um so die Leistung zu erhöhen, Feinstaub zu reduzieren und Gewichte zu senken.

Mit Ceranod-Oberflächenveredelungen von ELB – Eloxalwerk Ludwigsburg Helmut Zerrer – lassen sich keramische Oberflächen auf additiv gefertigten Bauteilen aufbringen und so gegen Korrosion und Verschleiß schützen, beispielsweise Teile aus Aluminium- oder Magnesiumlegierungen. Die keramische Schicht neutralisiert auch die Oberflächenfehler und Unebenheiten, die im AM-Prozess kaum zu vermeiden sind.

Werner Bauser bringt Zahnräder und Verzahnungsteile aus speziellem Kunststoffmaterial ins Gespräch. Sie mindern Gewicht, Verschleiß und Geräuschentwicklung. Für Motorölpumpen hat das Unternehmen beispielsweise Pumpenräder aus Kohlefaser-verstärktem Polyetheretherketon (PEEK) entwickelt, die 80 % leichter sind als Metallteile. Die Pumpe braucht nun weniger Energie im Betrieb. Und Weippert Kunststofftechnik hat selbstschneidende Schrauben als Neuheit vorzuweisen – aus Kunststoff mit einem Glasfaseranteil von rund 50 %. Sie sind um etwa 80 % leichter als Stahlschrauben.

C&C Bark Metall-Druckguss und Formenbau hat sich dem Leichtmetall Magnesium verschrieben, unter anderem für Bauteile im Automotive-Bereich und Optikanwendungen. Für einen Hersteller von Tischkreissägen hat C&C Bark beispielsweise die Tischplatte sowie Erweiterungsportale aus Magnesium gefertigt. Hier war Präzision gefragt, um eine ebene Auflagefläche zu erhalten. Gegenüber Aluminium-Bauteilen sparen die Magnesium-Komponenten 3 kg an Gewicht ein. (os)



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