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Würzburger Leichtbaugipfel Komponenten im Leichtbau

| Redakteur: Christian Otto

Unter Leitung von Dr.-Ing. Thomas Heber von der TU Dresden stellten drei Vertreter aus dem Feld Komponenten ihre Leichtbaulösungen vor. Die Themen Fahrzeugtüren, Fertigungsverfahren und Fahrzeugakustik standen dabei im Mittelpunkt und wurden zum Teil nochmals diskutiert.

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Leichtbau bei Fahrzeugtüren

Den Anfang machte Norbert Sommer, Leiter Entwicklung Türsysteme bei der Brose Fahrzeugteile GmbH. Er führte Leichtbaumöglichkeiten von Fahrzeugtüren an. Im Materialleichtbau verwendet Brose Werkstoffe mit hoher Festigkeit und Steifigkeit in Relation zur Dichte. So konzipiert der Zulieferer Kunststoffkompaktfenster aus kostengünstigem Polypropylen: „An dieser Stelle sind wir in der Lage 400 g herauszuholen ohne dass Mehrkosten entstehen. Solche Systeme werden 2014 in Serie gehen.“, blickt Sommer voraus. Im Systemleichtbau entwickelt Brose Kunststoff-Trägermodule zur Gewichtsreduzierung. Eine praktische Anwendung ist die vollkommene Integration der Fensterheber-Führungsschienen. Sommer kann auch ein aktuelles Beispiel nennen: „Just in diesem Jahr wird dies in Serie gehen. Ein Hersteller der das System verbaut ist Hyundai.“

Beim Strukturleichtbau liegt der Fokus des Zulieferers auf den Systemtüren aus CFK: Für uns ist eine spezielle Motivation für die Umsetzung der CFK-Systemtür die CO2-Diskussion.“ Allerdings sind die Kosten für CFK-Materialien noch hoch. Brose erwartet aber, dass langfristig bezahlbare Lösungen entstehen. Vergleiche mit Referenztüren aus Aluminium ergaben, dass die Leichtbautüren zum Beispiel im wichtigen Crashverhalten sehr wohl mit der jetzigen Serie mithalten: „Das CFK-Bauteil nimmt die Kraft beim Pfahlaufpralltest vollkommen auf.“ Doch die Tests sollen weitergeführt werden.

Entscheidend bleibt die Frage nach den Kosten für die Gewichtseinsparung. Sommer sieht beim Material- und Systemleichtbau keine Mehrkosten trotz der Reduktion des Gewichts. Beim Strukturleichtbau erwartet er: „Zwischen 2015 und 2020 soll der Punkt erreicht werden, wo man ohne Mehrkosten auskommt.“

Großserientaugliche Fertigungsverfahren

Marcus Schuck, Bereichsleiter Forschung und Entwicklung bei Jacob Plastics, referierte über großserientaugliche Fertigungsverfahren für den Leichtbau. Er betonte, dass die Ausweitung des Leichtbaus auf die Großserie immer noch durch wirtschaftliche Faktoren beeinflusst wird: „Leichtbau ist meist nur in kleineren Stückzahlen und für exklusive Fahrzeuge günstig.“

Deshalb möchte Jacob Plastics mit eigenen Ansätzen einen bezahlbaren Leichtbau fördern. Basis für die geplanten Entwicklungen bot der Dreiklang aus Konstruktion, Werkstoff und großserientauglichem Prozess. Die beiden ersten Punkte konnte das Unternehmen bereits abbilden. Für den großserientauglichen Prozess allerdings galt es neue Wege zu gehen. Praktische Erfahrungen sammelte man bei der Entwicklung eines sehr leichten Stoßfängerträgersystems für die M-Reihe von BMW.Um die Erfolge in der Kleinserie erfolgreich auf die Großserie zu übertragen, müssen aber vor allem die Arbeitsprozesse kürzer werden. Ein solch verkürzender Ansatz findet sich im Projekt Spriform. Dabei kombinierten die Ingenieure den Thermoplast-Spritzguss und das Thermoformen von kontinuierlich faserverstärktem Thermoplaste für Crashelemente. Die Vorteile von Spritzguss und Thermoformen werden so in einem Fertigungsprozess miteinander verbunden. Entscheidend ist die verkürzte Prozesskette, die durch Prozessintegration erreicht wird. Das spart nicht nur Zeit sondern senkt auch Kosten. Diesen Anreiz für den Erfolg des Leichtbaus in der Großserie stellt Schuck abschließend nochmals heraus: „Ein wichtiger Punkt bleibt die erhöhte Wirtschaftlichkeit“.

Fahrzeugakustik-Komponenten

Den Abschluss in den Ausführungen zu Leichtbaukomponenten bot Prof. Dr. Norbert Nicolai von der HP Pelzer Group. Seine Firma spezialisiert sich auf den konsequenten Leichtbau bei Fahrzeugakustik-Komponenten. Der Ansatz von Nicolai lautet: „Das wichtigste ist, wo muss ich welches Bauteil akustisch beeinflussen.“ Dazu erstellt die Firma je nach Fahrzeug eine akustische DNA. Die jeweiligen Schallquellen werden bestimmt, danach stellen die Ingenieure fest, an welchen Bauteilen akustische Optimierungen nötig sind. Diese Verbesserungen gehen mit Gewichtseinsparungen einher. So wurde zum Beispiel beim aktuellen VW Touareg das Gewicht der schallintensiven Bauteile zum Vorgängermodell um mehr als 20 kg verringert. Die akustische Performance erhöhte sich und gleichzeitig sanken die Kosten. Konkrete Möglichkeiten Gewicht zu sparen und die Akustik zu verbessern gibt es. Mit multiperforierten Folien ist so unter anderem eine akustische Absorption im Motorraum möglich. Durch die individuelle Einstellung der Größe und des Abstands der Folienlöcher wird die notwendige Frequenz erreicht. Die Gewichtsreduktion durch den Einsatz von Folien ist im Vergleich zu anderen passiven Systemen enorm. Nicolai bringt die Erkenntnisse der HP Pelzer Group auf den Punkt: „Das richtige Material muss an der richtigen Stelle sein. Wo Absorption benötigt wird, muss ein Bauteil mit Absorptionsfähigkeit genutzt werden. Um zu berechnen wo die Bauteile sein müssen, hilft uns die akustische DNA.“

Kosten bestimmen Lösungen

Im Anschluss an die Vorträge wurden insbesondere Möglichkeiten in der Fahrzeugakustik diskutiert. Heinrich Timm, Leiter Technologie Netzwerke Audi AG, fragte bei Professor Nicolai nach: „Inwieweit arbeiten sie an aktiven Lösungen zur akustischen Wirkung? Es dominieren ja die schweren passiven Technologien.“ Nicolai wies auf den immer noch bestehenden Kostendruck hin, der den Einsatz begrenzt: „Immer noch sind die elektrischen, aktiven Lösungen zu teuer. So lange dies so ist, werden die passiven Ansätze weiterhin dominieren.“ Doch Chairman Dr.-Ing. Thomas Heber von der TU Dresden versicherte, dass an günstigeren Möglichkeiten geforscht werde und bot einen weiteren Gedankenaustausch in kleinerer Runde an. Die Diskussionsrunde die auch noch auf weitere Einsparpotenziale und die Grenzen der Komponentenverbesserung einging, schloss mit einer gelungenen Feststellung von Marcus Schuck: „Der effektivste Leichtbau ist der, bei dem man etwas weglässt.“

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