Gut fürs Klima und den Geldbeutel

27.02.2020

 

Effizienter und besser mit Leichtbaulösungen aus Baden-Württemberg. Wie das geht zeigen die Aussteller am Gemeinschaftsstand in Halle 23, D43 bei der Hannover Messe.

Update 26.03.2020: Die Hannover Messe 2020 wurde abgesagt.

Wertvolle Ressourcen schonen, gleichzeitig zur CO2-Reduktion beitragen und mit leichteren und effizienteren Produkten einen Wettbewerbsvorteil haben – das geht mit den smarten Leichtbaulösungen der zwölf Aussteller am Gemeinschaftsstand „Leichtbau aus Baden-Württemberg“ in Halle 23, D43, bei der Hannover Messe.

„Klimaerwärmung, Ressourcenschutz und Senkung von Treibhausgas-Emissionen – die Herausforderungen sind da, aber die Lösungen auch“, sagt Dr. Wolfgang Seeliger, Geschäftsführer der Leichtbau BW GmbH, die den Gemeinschaftsstand auf der Hannover Messe organisiert. Denn Leichtbau sei wahrscheinlich die einzige Technologie, die ökologische und ökonomische Vorteile miteinander vereine. „Leichtbau ist gut fürs Klima und den Gelbeutel: 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. Außerdem sorge der Leichtbau für bessere und effizientere Produkte, was einen Wettbewerbsvorteil bedeute, so Seeliger weiter.

Das Highlight-Exponat am Gemeinschaftsstand ist das Urban Modular Vehicle (UMV) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt. Der Prototyp des modular aufgebauten Elektroautos ist in der Version als Peoplemover ausgestellt. Als autonom fahrendes Shuttle im städtischen Bereich soll es bis zu vier Personen transportieren. Das UMV setzt auf ein modulares Plattformkonzept. Die acht Varianten der UMV-Fahrzeuge bauen auf einer Basis auf: Die Front- und Heckmodule sind einheitlich wohingegen sich die Fahrzeugmitte variabel je nach Einsatzzweck anpassen lässt. Das Bodenmodul kann dabei in der Länge verändert werden. „Das UMV ist ein tolles Beispiel für Konzeptleichtbau. Es geht dabei darum, ein Produkt von Grund auf als Ganzes komplett neu zu denken, auf die Erfüllung einer bestimmten Funktion zuzuschneiden und alles Überflüssige wegzulassen“, sagt Seeliger.

Neue Räume in der City: So macht der Leichtbau die Stadt von morgen lebenswerter
Ein Mobilitätskonzept wie das UMV habe das Potential, unser Stadtbild zu verändern, meint Seeliger. Denn es geht beim UMV nicht nur um die Einsparung von Material und Gewicht, sondern auch von Fläche: Im Berufsverkehr in Deutschland sitzen im Schnitt nur 1,2 Personen im Fahrzeug. Mit 23 Stunden steht ein Auto zudem die meiste Zeit des Tages geparkt und ungenutzt herum – und verbraucht dabei wertvolle Fläche und Ressourcen. Mit etwa zehn Quadratmetern benötigt das UMV in etwa genau so viel Fläche wie ein Pkw. Doch das Konzept des UMV sieht vor, dass das Leichtbaufahrzeug idealerweise mit vier Personen voll besetzt und dazu laufend in Bewegung ist: Per App können sich Fahrgäste das UMV bestellen und dann autonom befördern lassen. Laut einer Untersuchung des MIT könnten durch effiziente Routen-Algorithmen 30 Prozent der New Yorker Taxis wegfallen, wenn sie besser ausgelastet werden. „Durch die Kombination von autonomen Fahren mit cleverem Routing kommt man dann auf einen Flächenverbrauch von nur noch einem Sechstel der ursprünglichen Fläche – das sind Räume, die man den Menschen in der Stadt wieder zurückgeben kann, um sie lebenswerter zu machen“, sagt Seeliger.

Damit ein Produkt wie das Urban Modular Vehicle als Gesamtsystem funktionieren und in diesem konkreten Anwendungsfall dank niedrigem Gewicht eine hohe Reichweite erzielen kann, braucht es smarte und vor allem leichte Lösungen auf Komponenten- und Materialseite – so wie sie die Aussteller am Gemeinschaftsstand in Halle 23, D43 zeigen: Gaugler & Lutz stellt Kernmaterialien für den Leicht- und Sandwichbau her. Dazu gehören Mikrosandwiches, also besonders dünnwandige Sandwichteile. Mit ihnen lassen sich beispielsweise bei Verkleidungselementen im Fahrzeuginterieur wie Hutablagen, Kofferraumauskleidungen oder Türtaschen rund 40 Prozent an Gewicht einsparen. Da sich die Bauteile im OneShot-Verfahren fertigen lassen, kann man dank kurzer Zykluszeiten Herstellungskosten sparen.

Beim hybriden Leichtbau kommt es vor allem auf die richtige Verbindungstechnik und den sinnvollen Einsatz von additiver Technologie an. Die TRUMPF Laser- und Systemtechnik GmbH zeigt am Gemeinschaftsstand unter anderem eine additiv beschichtete Bremsscheibe. Um die Performance von Bremsscheiben zu steigern, Feinstaub zu reduzieren und Gewicht zu sparen, wurde die Bremsscheibe mittels Laserauftragsschweißen beschichtet.

Die leichten Spiralgewebe der Gustav Gerster GmbH & Co. KG lassen sich für die Herstellung von Bremsscheiben aus Carbon Keramik oder kohlenstofffaserverstärktem Siliciumcarbid verwenden. Im Gegensatz zu Metallscheiben sind diese deutlich leichter und es ist keine Korrosion zu befürchten. Ein weiterer Anwendungsbereich für die Sprialgewebe, bei dem das geringere Gewicht bei schnell drehenden Teilen von Vorteil ist, sind CBN-Schleifscheiben. Mit dem sogenannten Crosslayer zeigt die M&A Dieterle GmbH eine Maschine, mit der sich auf einfache Art und Weise CFK-Preforms herstellen lassen. Die Anlage bietet einen kostengünstigen Einstieg – gerade auch für kleine Unternehmen – in die automatisierte Faserablage. Bedienung und Programmierung sind nicht schwer. Die Geometrie des Geleges, der Schichtaufbau und die Faserorientierungen lassen sich auf Knopfdruck einstellen. So kann man durch weniger Verschnitt Material und vor allem Kosten sparen.

Zusätzliche Eigenschaften mit leichten Füllstoffen
Die DEUTSCHE METALLFASERWERK Dr. Schwabbauer GmbH & Co. KG produziert aus einer Vielzahl von metallischen Werkstoffen sogenannte STAX Metallfasern, zum Beispiel um Bauteilen weitere Eigenschaften zu verleihen: Die metallische Kurzfasern können etwa als leitfähige Bestandteile in Composites verarbeitet werden und Metallfaser-Vliese werden in  Sandwichbauteilen für die Schalldämmung und EMV-Abschirmung eingesetzt. Die Güpo GmbH stellt wärmeleitfähige und elektrisch-isolierende Füllstoffe her zum Beispiel für Kunststoffe wie Polyamide oder Polycarbonate. Einige dieser „Filler“ sind besonders leicht und wenig abrasiv. Die damit modifizierten Kunststoffe eignen sich durch ihr bis zu 40 Prozent niedrigeres Gewicht besonders für den Leichtbau und als Filament für den 3D Druck.
Mit Ceranod-Oberflächenveredelungen von ELB – Eloxalwerk Ludwigsburg Helmut Zerrer GmbH lassen sich keramische Oberflächen auf additiv gefertigten Bauteilen, etwa aus Aluminium- oder Magnesiumlegierungen, gegen Korrosion schützen. Oberflächenfehler und Unebenheiten, die im AM-Prozess kaum vermeidbar sind, werden so mit der keramischen Oberflächenveredelung neutralisiert. Weiterer Pluspunkt: Die Beschichtung erhöht den Schutz vor Verschleiß. Oberflächen sind auch ein Thema für die micrometal GmbH: Dank der Inline-Ätzanlage können auch kundenindividuelle Präzisionsätzteile in sehr hohen Stückzahlen wirtschaftlich hergestellt werden.

Mit kleinen Teilen die Effizienz steigern
Bei den Kunststoffzahnrädern und Verzahnungsteilen der Werner Bauser GmbH profitiert man nicht nur vom geringeren Gewicht: Optimale Rundlaufeigenschaften mindern Verschleiß sowie Geräuschentwicklung. Für Motorölpumpen hat das Unternehmen Kunststoffpumpenräder aus kohlefaserverstärktem Polyetheretherketon (PEEK) entwickelt, die80 Prozent leichter sind als Metallteile. Durch das geringere Gewicht benötigt die Pumpe im Betrieb nun weniger Energie. Die Weippert Kunststofftechnik GmbH stellt zeigt als Neuheit im Sortiment selbstschneidende Schrauben. Sie bestehen aus Kunststoff mit einem Glasfaseranteil von rund 50 Prozent. Diese Schrauben sind um etwa 80 Prozent leichter als ihre Pendants aus Stahl.

Die C&C Bark Metall-Druckguss und Formenbau GmbH hat sich dem Leichtbauwerkstoff Magnesium verschrieben, unter anderem für Bauteile im Automotive-Bereich oder Optikanwendungen. Für den Hersteller einer Tischkreissäge hat das Unternehmen die Tischplatte sowie Erweiterungsportale aus Magnesium gefertigt. Hier war Präzision gefragt, um eine ebene Auflagefläche zu erhalten. Im Vergleich zu den ursprünglichen Bauteilen aus Aluminium konnten so drei Kilogramm an Gewicht eingespart werden. Die Grieshaber GmbH & Co. KG hat sich auf die Zerspannung und Herstellung von Präzisionsbauteilen aus dem Leichtbauwerkstoff Aluminium spezialisiert, die von Automotive über Sensorik bis zu Mess- und Medizintechnik in verschiedenen Branchen zum Einsatz kommen.