Leichtbau-Gipfel 2016

Materialstrategien: Alu, Kunststoff, Stahl?

| Autor / Redakteur: Hartmut Hammer / Thomas Günnel

Welcher Werkstoff ist der Richtige? Basjan Berkhout von Tata Steel Europe, verglich auf dem Leichtbau-Gipfel Stahl und Aluminium über deren Lebenszeit hinweg.
Welcher Werkstoff ist der Richtige? Basjan Berkhout von Tata Steel Europe, verglich auf dem Leichtbau-Gipfel Stahl und Aluminium über deren Lebenszeit hinweg. (Foto: Stefan Bausewein)

In den Sessionen am ersten Tag des Leichtbau-Gipfels 2016 ging es unter anderem um Materialstrategien. Referenten von Hyundai, Tata und Novelis berichteten über neue Werkstoffe und Verfahren aus der Vorentwicklung, stellten Vergleichsanalysen von Stahl- und Aluminiumanwendungen vor und erläuterten globale Werkstoffstrategien.

Dr. Jerome Coulton vom Hyundai Motor Europe Technical Center berichtete über die Vorentwicklung eines neuen Stoßfänger-Querträgers aus faserverstärktem Kunststoff. Gemeinsam mit Kooperationspartner Plastic Omnium hat man als Weltneuheit einen reaktiven Pultrusionsprozess mit anschließender Radiusanformung entwickelt. Bei ihm werden Endlosfasern zu einem Pultrusionsteil gewickelt, anschließend mit einem Thermoplast zum Querträger umspritzt und danach in die richtige Form gebogen.

Bei gleicher Crashperformance und Bauraumbedarf wie der bisherige Querträger aus Stahl (8,7 kg Gewicht) wäre die neue Lösung laut Coulton 3,4 Kilogramm (mit Glasfasern) beziehungsweise 3,7 Kilogramm (mit Karbonfasern) leichter. Auch Kombinationen unterschiedlicher Fasern mit unterschiedlichen Eigenschaften sind möglich. Außerdem weist das neue Produktionsverfahren mit 60 bis 90 Sekunden wesentlich kürzere Zykluszeiten auf als herkömmliche Spritzgussverfahren. Der Querträger ist serienreif und könnte bei Kundeninteresse in zwei bis drei Jahren in Serie gehen. Einziger Hinderungsgrund: die Kosten – Euro/kg Gewichtseinsparung – entsprechen noch nicht ganz den Vorstellungen von Hyundai, sollen sich aber schon auf einem wettbewerbsfähigen Niveau befinden.

Leichtbau auf lange Sicht

Basjan Berkhout von Tata Steel Europe stellte Konzepte seines Unternehmens vor, die Wahl des richtigen Leichtbauwerkstoffs mit Instrumenten wie TCO (Total cost of ownership) und LCA (Life cycle analysis) zu verbessern. So hat man für herkömmliche B-Säulen und Seitentüren aus Stahlblech Alternativen analysiert, die aus warm umgeformtem Stahlblech, Aluminium sowie einem Stahl-Kunststoff-Mix (nur für Tür) bestehen. Unter dem Strich sei zwar mit Aluminium die größte Gewichtseinsparung zu erreichen, sagt Berkhout, allerdings seien sowohl bei den Kosten pro eingespartem Kilogramm Masse als auch pro eingespartem Gramm CO2 pro Kilometer die Varianten aus warm umgeformtem Stahl günstiger. Legt man die wesentlich umfangreicheren Kriterien einer LCA an, belastet laut Berkhout der Werkstoff Stahl sowohl in der Produktions- als auch bei der Lebenszeit-Bilanz die Umwelt in einem geringeren Maße als vergleichbare Aluminiumkonstruktionen. Allerdings entspann sich im Anschluss an den Vortrag eine rege Diskussion im Auditorium um die Festsetzung der Rahmenbedingungen, mit denen das Ergebnis solcher Analysen erheblich beeinflusst werden kann.

Höhere Nachfrage nach Aluminium

Anschließend stellte Roland Hartmann von Novelis die Unternehmensstrategie bei Aluminiumblechen für den Karosseriebau vor. Um der weltweit wachsenden Nachfrage nach Aluminiumprodukten nachzukommen, verdoppelt Novelis seine Fertigungs-Kapazitäten zwischen den Jahren 2014 und 2017. Mit künftig vier Werken in Nordamerika, drei in Europa und einem in China will man künftig bis zu 900 Millionen Tonnen Aluminiumbleche pro Jahr produzieren. Darunter auch unterschiedliche Qualitäten für beispielsweise die Außenhaut und Struktur von Fahrzeugen mit jeweils passgenauen Eigenschaften. Gleichzeitig baut man die Recyclingkapazitäten beträchtlich aus, um den Kunden einen geschlossenen Materialkreislauf zu bieten. Für das künftig wahrscheinlichste Szenario eines Multimaterial-Mix – der richtige Werkstoff am richtigen Ort – verbessert man gezielt die Werkstoff- und Fügeeigenschaften seiner Aluminiumprodukte.

Kommentar zum Beitrag schreiben

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 43935752 / Werkstoffe)