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Multi Material Design - Zukunft des systematischen Leichtbaus

In der branchen- und prozessübergreifenden Kooperation sehen Leichtbau-Cluster, Carbon Composites e.V. und der Cluster Neue Werkstoffe die herausragenden Chancen für die Multimaterial-Bauweise. Die drei Netzwerke hatten deshalb das Forum "Multi Material Design für Leichtbauanwendungen" organisiert und am 25. Oktober zum dritten Treffen nach Landshut geladen. "Mit Hilfe von Verbundwerkstoffen, Werkstoffverbunden und Mischbauweisen wird erreicht, dass im Bauteil das richtige Material in der richtigen Menge am richtigen Ort sitzt", charakterisierte Prof. Dr. Otto Huber den Ansatz zum systematischen Leichtbau.

In den drei Bereichen des Multi Material Design, nämlich der werkstofflichen, der konstruktiven und der fertigungstechnischen Kombinationsmethodik, griffen die Fachvorträge des Forums aktuelle Themen und Trends auf. Marc Fuchs von der Wagner AG im schweizerischen Waldstatt zeigte, wie sich mit Hilfe von Druckguss-Spritzguss-Kombinationen Bauteile mit Funktionskomponenten aus Metall und Kunststoff intelligent fertigen lassen. Gewichtseinsparungen, beispielsweise durch den Ersatz metallischer Komponenten durch Kunststoffe oder Funktionsintegrationen, wie die Integration von Lagern und Federungen, ließen sich mit damit ideal realisieren.

Dass sich der Spritzguss mit seinen Sonderverfahren "perfekt als Fertigungstechnologie für Multi Material Design eignet", zeigte Martin Schneebauer von KraussMaffei auf. Zielstellung aktueller Verfahrensentwicklungen sei dabei, eine zunehmende Anzahl von Strukturbauteilen im Automobil durch Prozesse, wie das Hochdruck RTM Verfahren, zu fertigen. Gerade bei den Verfahrensentwicklungen spiele die anwendungsbezogene Forschung eine bedeutende Rolle. Dies zeigte der Vortag von Alexander Roch vom Fraunhofer Institut für chemische Technologien am Beispiel unterschiedlicher Verfahren, wie dem Fiber Forge oder dem Direct Foaming auf. Speziell in der Verwendung von schäumbaren Matrixmaterialien erwartet Roch noch großes Leichtbaupotential.

Derartige komplexe Werkstoffkombinationen müssten jedoch auch prüfbar sein, daher ergänzte der Beitrag des Fraunhofer Instituts für zerstörungsfreie Prüfung diesen Themenblock passend. Jens Fery zeigte unter anderem auf, wie mittels der Korrelation von magnetischen und mechanischen Eigenschaften beispielsweise eine Prüfmethodik für prozesshärtende Stähle aufgebaut werden kann. "Je verbreiteter Werkstoffe zum Einsatz kommen, deren Eigenschaften erst im Fertigungsprozess festgelegt werden, desto wichtiger wird die entsprechende prozessintegrierte Prüftechnik", so Fery. Für Faserverbundwerkstoffe, auf die diese Aussage in besonderem Maße zutreffe, setze das IZFP beispielsweise so genannte "sampling phased array" Ultraschallmethoden ein, um Fehlstellen zu detektieren.

Die lokal einstellbaren Werkstoffeigenschaften von faserverstärkten Materialien stellte auch Professor Dr. Thomas Tröster vom Lehrstuhl für Leichtbau im Automobil der Universität Paderborn in den Fokus seines Vortrags. "Eine Hybridstruktur aus Stahl und CFK kann bei Einsatz in einer B-Säule bis zu 40 Prozent Gewichtsreduktion bringen", sagte er. Dass es dabei auch darauf ankomme, Prozesse zu verwenden, deren Einsatz in der Automobilindustrie gängig ist, zeigte Tröster am Beispiel lokal eingepresster CFK-Verstärkungen, die im KTL-Prozess ausgehärtet werden sollen. "Für derartige Systeme bleiben jedoch noch einige Aufgaben für die Auslegung und Simulation, bevor über einen Serieneinsatz nachgedacht werden kann", hieß es.

Im abschließenden Beitrag zum Leichtbau mit hybriden Strukturen ergänzte Professor Huber in Funktion als Leiter des Leichtbaukompetenzzentrums der Hochschule Landshut die lokalen Verstärkungskonzepte um eine methodische Betrachtung der Möglichkeiten von zellulären Werkstoffen. Entgegen der Faustregel, dass bei Schäumen eine 50 prozentige Gewichtsreduktion mit einem 75 prozentigen Eigenschaftsverlust einhergeht zeigte Huber auf, wie Glasschaumkugeln in Epoxidmatrizes als lokale Verstärkung, beispielsweise in automobilen Crashboxen wirken können.

In ihrer Kooperation verfolgen die drei Netzwerke seit Jahren auch netzwerkübergreifend das Ziel, zusätzliche Synergien für die gemeinsamen Themen Leichtbau, Carbonfasercomposite und Neue Werkstoffe zu gewinnen. Die regionale und überregionale Bedeutung der Netzwerke würdigte Prof. Dr. Helmuth Gesch, Vizepräsident der Hochschule Landshut, daher auch als wichtigen Beitrag zur Wirtschaftsförderung. Die drei veranstaltenden Organisationen planen "auch für 2012 eine Fortsetzung ihrer gelungenen Zusammenarbeit", sagte Marc Bicker vom Leiter Leichtbau-Cluster. Metadaten anzeigen: Autor verbergen | Schlagworte