"Jeder ist gefragt, seinen Beitrag zu leisten"

Als vollständiges Verbrennungsprodukt kohlenstoffhaltiger Stoffe genießt CO2 seit mehreren Jahren ungebrochen starkes öffentliches Interesse. Mit derzeit circa 0,04 Prozent natürlicher Bestandteil der Erdatmosphäre, gibt vor allem seine steigende Konzentration in unserer Lufthülle Anlass zur Sorge, da sie zur Erderwärmung beiträgt. Eine Möglichkeit, das Umweltproblem zu lindern, liegt in modernem Leichtbau, der zu bewegende Massen reduziert. lightweight-design sprach mit Dr. Hans-Jürgen Karkosch, Leiter Vorentwicklung bei ContiTech Vibration Control, über das farb- und geruchlose Gas an sich sowie verschiedene Aspekte intelligenten Leichtbaus in der Automobilindustrie.

Herr Dr. Karkosch, wie empfinden Sie das Dauerthema CO2-Reduktion in der Automobilindustrie?
Für mich ist es, obwohl es fast schon zu häufig in den Medien auftaucht, nach wie vor ein sehr bedeutsames Thema. In der Automobilentwicklung muss in Zukunft jeder Partner seinen Beitrag dazu leisten. Alle Komponenten sollten immer auch unter Aspekten des Leichtbaus realisiert werden, um den entstehenden Gewichtsvorteil in der Summe an das Fahrzeug weiterzugeben.

100 Kilogramm weniger Gewicht bedeuten circa fünf Prozent weniger Verbrauch. Wie bewerten Sie vor diesem Hintergrund Ihre neu entwickelte Drehmomentstütze?
Bezogen auf ein Gesamtfahrzeug ist das sicherlich ein bescheidener Beitrag. Wir müssen die Gewichtsersparnis jedoch wie jeder andere Zulieferer in Relation zu der entsprechenden Komponente selbst betrachten. Und durch die neue Drehmomentstütze haben wir im Augenblick schon 35 Prozent weniger Gewicht erzielt. Ein Bauteil aus Aluminium, das zuvor ein Gewicht von etwa 1.400 Gramm hatte, wiegt jetzt in einem Kunststoff-Design unter 900 Gramm. Das ist ein entscheidender Schritt nach vorne. Und durch weitere Optimierungen der Prozesstechnologie werden wir kurzfristig ein noch größeres Einsparpotenzial realisieren.

In welchem Verhältnis stehen heute Gewichtsersparnis und Entwicklungsaufwand und -kosten bei der Substitution von Metall durch Kunststoff im Pkw?
Wir haben unsere Aktivitäten in puncto Kunststoffentwicklung vor circa viereinhalb Jahren gestartet. Und um einen Entwicklungsstand zu erreichen, wie wir ihn heute im Fahrzeug haben, war natürlich einiges an Mitteln, Anfangsinvestitionen, erforderlich. Entscheidend für uns ist, dass wir eine Prozedur entwickelt haben, die uns zeigt, wie wir an bestimmte Kunststoffbauteile in diesem Prozess herangehen müssen. An einem Beispiel in Serie gebracht, besteht nun die Möglichkeit, dieses Verfahren künftig zu duplizieren, denn jetzt steht uns dieses Know-how zur Verfügung. Es ist nun kostengünstiger, die Methoden anzuwenden, als sie neu zu entwickeln. Wir haben bereits andere Fahrzeughersteller für diese Technologien begeistert und werden in naher Zukunft weitere Produkte in Serie produzieren. Weitere Serienentwicklungen haben bereits begonnen.

Bitte sagen Sie uns ein paar Worte zu der speziellen Entwicklungsmethodik einer solchen Komponente aus Polyamid und vor allem zur Bedeutung der rechnerischen Auslegung.
Im Rahmen unserer Entwicklungen nutzen wir intensiv modernste Simulations- und Prüfverfahren. Die Leistungsfähigkeit faserverstärkter Kunststoffe hängt entscheidend von der Orientierung der Fasern im Bauteil ab. Die lokalen Materialeigenschaften müssen bei der rechnerischen Simulation berücksichtigt werden. Eine Füllsimulation gibt Aufschluss über die lokale Ausrichtung der Fasern. Mit entsprechenden Materialkennwerten kann dann mittels Finite-Elemente-Analyse die mechanische Belastbarkeit des Bauteils quantifiziert werden. Dass dieses Vorgehen zielführend ist, wurde anhand umfangreicher Labor- und Fahrzeugversuche belegt.

In den vergangenen 15 Jahren hat sich das durchschnittliche Gewicht eines Pkw um 30 Prozent erhöht. Müssen serientaugliche, bezahlbare Leichtbaukonzepte nun zwangsläufig auf Kosten von Sicherheit und Komfort gehen?
Nein, definitiv nicht. In diesem Punkt machen unsere Kunden keinerlei Abstriche. In puncto Sicherheit, da gibt es keine Diskussion, müssen sich die hier dargestellten, neu entwickelten Bauteile auf einem vergleichbaren Niveau wie die bestehenden Serienlösungen bewegen. Im Bereich Komfort gilt im Prinzip dasselbe. Ich kann mir vorstellen, dass wir in Zukunft durch optimierte Kunststoffbauteile sogar einen höheren Komfort erreichen werden. Betrachtet man beispielsweise die akustischen Eigenschaften gefüllter Kunststoffbauteile, können diese gegenüber metallischen Komponenten durchaus Vorteile haben. In erster Linie im hochfrequenten Bereich - Kunststoff besitzt eine höhere Dämpfung als Metall - kann sich sein Dämpfungsverhalten positiv auf den Geräuschkomfort im Fahr¬zeug auswirken.

Wo sehen Sie Schlüssellösungen des Zielkonflikts, der aus dem Wunsch nach Komfort und neuen Funktionen, einem höheren Sicherheitsbewusstsein der Käufer und gesetzlichen Bestimmungen auf der einen und konsequentem Fahrzeugleichtbau auf der anderen Seite entstanden ist?
Wir benötigen dringend verbrauchsärmere Fahrzeuge und werden vor diesem Hintergrund auch verstärkt Leichtbau anwenden. Zudem arbeiten unsere Kunden an neuen Motoren, die weniger verbrauchen. Dies ist ein Zielkonflikt, denn Leichtbaustrukturen sind schwingungsempfindlicher und neue Antriebskonzepte, zum Beispiel Zwei- oder Dreizylindermotoren, produzieren ein höheres Schwingungsniveau. Eine Lösung sehe ich in der Möglichkeit, künftig intelligente aktive Lagersysteme einzusetzen, solche, die sich auf die spezifischen Randbedingungen in einem bestimmten Betriebszustand einstellen lassen.

Aktive Schwingungskompensation - ein aktives Lagersystem besteht im Wesentlichen aus Aktor, Verstärker und Controller - bringt doch wieder mehr Gewicht ins Auto. Wie passt das zusammen?
Solche Systeme werden sich durchsetzen, und davon bin ich überzeugt, wenn in der Gesamtbilanz für das Fahrzeug ein Fortschritt entsteht. Wir müssen sehen, dass wir eventuell im Sinne von Synergieeffekten andere Bauteile ersetzen, die viel wiegen und zudem an sich auch Leistung verbrauchen. Solche Systeme sind beispielsweise Ausgleichswellen, die bei vielen Dieselmotoren, aber auch in kleinen Motoren eingesetzt werden. Hier könnten leichtere aktive Schwingungssysteme durchaus sinnvoll eingesetzt werden. Entsprechende Systeme, es wurden bereits Funktionserprobungen durchgeführt, haben eine vergleichbare Funktionalität gezeigt. Jetzt steht lediglich eine gesamtheitliche Beurteilung an, um abschließend zu entscheiden, ob solche Systeme zum Einsatz kommen. Bei dieser Bewertung spielen neben einer verbesserten Akustik auch weitere Aspekte eine Rolle. Aktive Lager eröffnen insofern völlig neue Möglichkeiten, als Hersteller damit beispielsweise ohne großen Aufwand Sound-Design betreiben und ihre Fahrzeuge mit einem individuellen Klang ausstatten können. Durch unsere Zugehörigkeit zum Continental-Konzern und die gestiegene Elektronik-Kompetenz im Hause nach dem VDO-Kauf können wir komplette Systeme schneller, einfacher und abgestimmter liefern als früher. Wir haben neben Lagern auch Aktoren und Steuergeräte im eigenen Haus. Das stärkt unsere Marktposition, denn Wettbewerber haben eine solche umfassende Kompetenz nicht.

Wie lassen sich angesichts des integrativen Charakters von modernem Leichtbau seine unterschiedlichen Disziplinen wie Werkstoffe und Formen, Funktionen und Konzeption sowie die Fertigungstechnik unter einen Hut bringen?
Im Rahmen der Produktion solcher Komponenten müssen wir uns natürlich mit all diesen Teilgebieten beschäftigen: den Rohstoffen, der Werkzeugtechnik, aber vor allem auch mit den Produktionsverfahren der Spritzgussherstellung. Bei unserer Drehmomentstütze haben wir ein Verfahren, das dem zur Herstellung von Elastomerbauteilen recht ähnlich ist. Im Sinne einer ganzheitlichen Bauteilfertigung haben wir gelernt, beide Verfahren zu verknüpfen. Während bei konventionellen Bauteilen in der Regel die metallischen Komponenten zugekauft werden, realisieren wir hier bereits die gesamte Fertigung unter einem Dach. Wir produzieren also auch die Kunststoffbauteile im eigenen Hause, was eine deutliche Erhöhung der Wertschöpfung unseres Unternehmens mit sich bringt.

Welches sind Ihre aktuellen Projekte in der Vorentwicklung?
Wir arbeiten hier derzeit an der weiteren Optimierung der Herstellungsprozesse für Kunststoff-Verbundbauteile. Parallel industrialisieren wir andere Bauteile. So werden wir in sehr naher Zukunft eine Fülle von zusätzlichen Produkten im Verbund mit Elastomerbauteilen haben, die in Serie gehen. Konkret geht es dabei um Komponenten der Motorlagerung für verschiedene OEMs, darauf sind wir schließlich spezialisiert. Dies sind neben Drehmoment- und Pendelstützen auch Komponenten von Traglagern. Hier wird nicht das gesamte Bauteil substituiert, sondern nur bestimmte Teile eines Motorlagers. Darüber hinaus schauen wir zurzeit auch sehr stark auf größere, komplexere Strukturbauteile, das sind solche, die höheren Belastungen ausgesetzt sind und eine noch größere Ausdehnung im Fahrzeug haben. Diese hängen zwar mit der Motorlagerung zusammen, gehen aber bereits in Chassisbauteile über. Wir sorgen also dafür, dass der Kunststoffanteil im Bereich der Motorlagerung signifikant zunehmen wird. Nach aktuellen Planungen werden wir bis 2010 mehr als 1 Million Kunststoffbauteile im Jahr produzieren.

Herr Dr. Karkosch, ich bedanke mich für das Gespräch.


Autor(en): Thomas Jungmann

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