Leichtbau-Gipfel 2016 Laserverfahren nehmen an Bedeutung zu

Redakteur: Jens Scheiner

In der Fachsession Fertigung stellten die vier Unternehmen EDAG Engineering, Laser Zentrum Nord, Trumpf Laser- und Systemtechnik und Hufschmied Zerspanungssysteme unterschiedliche Fertigungsverfahren für den hybriden Leichtbau vor.

Firmen zum Thema

Mirko Bromberger, Marketing Director bei Altair Engineering, moderierte die Session Fertigung.
Mirko Bromberger, Marketing Director bei Altair Engineering, moderierte die Session Fertigung.
(Foto: Stefan Bausewein)

Moderiert wurde die Session von Mirko Bromberger, Marketing Director bei Altair Engineering. Er übergab das Wort an Eric Fritzsche, Entwicklungsingenieur CC Leichtbau, Werkstoffe und Technologien bei EDAG Engineering. Fritzsche ging am Anfang seines Vortrages kurz auf die Bedeutung des 3D-Drucks im Fahrzeugbau ein. Der 3D-Druck in Kombination mit klassischen Fertigungsverfahren wird bis zum Jahr 2020 – 2025 eine immer größere Rolle einnehmen. „Im Automobilbau gibt es eine immer größere Variantenvielfalt, sei es durch Individualisierung, Diversifizierung und alternative Antriebssysteme, die allesamt neue und verschiedene Anforderungen auf die Karosserie mit sich bringen werden“, erläuterte Fritzsche. Bislang wurde immer versucht eine einheitliche Struktur zu entwerfen, die verschiedene Lasten tragen kann. EDAG wollte diesem Trend der einheitlichen Struktur entgegenwirken, indem das Unternehmen individuelle Strukturen durch additive Fertigung anbietet.

Bildergalerie

EDAG Light Cocoon

Zu sehen ist dies am „EDAG Light Cocoon“. Um dieses Spaceframe-Konzept zu realisieren arbeitete der Engineering Dienstleister eng mit verschiedenen Partnern zusammen. Bei diesem Projekt war die Firma Concept Laser, das Laserzentrum Nord und die BLM Group beteiligt. Die tragende Grundstruktur des Spaceframe muss ebenfalls verschiedene Lastfälle wie beispielsweise Biege- und Torsionssteifigkeit erfüllen. Spaceframes bestehen aus Profilen, welche an Knoten miteinander verschweißt werden. Die Knoten werden durch generative Fertigung gewichtsoptimiert und individuell gefertigt. Vorteil bei dem 3D-Druck ist die Freiheit in der Konstruktion der Bauteile. Jedes Teil kann individuell und werkzeugarm auf die verschiedenen Bedürfnisse hergestellt werden. Ziel ist es, so wenig Material wie möglich einzusetzen. Dennoch soll die Struktur im Falle eines Crashes bestimmte Werte einhalten. Aus diesem Grund wurde an bestimmten Teilen im Frontbereich ein Lochbildbeschnitt vorgenommen, um die Aufprallenergie zu absorbieren. Generative Fertigungsverfahren werden das Rapid Prototyping verlassen und die klassischen Fertigungsverfahren um eine neue Dimension erweitern und den Weg in den Leichtbau 2.0 mitbestimmen. Nach den Ausführungen von Eric Fritzsche übernahm Dipl.-Ing. Frank Beckmann, vom Laser Zentrum Nord. Beckmann ging kurz auf die Herstellung einzelner Bauteile ein. Angewandt werden beim Laser Zentrum Nord die Verfahren: Laser-Schneiden, Biegen, der 3D-Druck und das Fügeverfahren. Alle Verfahren laufen vollautomatisiert ab. Um diese Verfahren für die Serie einsetzen zu können muss laut Beckmann die Produktivität der Laserdruckanlagen noch weiter ansteigen. Die Anlagenhersteller arbeiten an der Erweiterung der Bauräume sowie an Strategien zur Belichtung.

Leichter mit Licht

Anschließend verdeutlichte Marc Kirchhoff, Branchenmanagement E-Mobility / Leichtbau bei Trumpf Laser- und Systemtechnik, die vielfältigen Möglichkeiten des Leichtbaus mittels Lasertechnologie für verschiedene Materialien und Materialkombinationen. Das Spektrum der Trumpf Lasersysteme zur 3D-Laserbearbeitung reicht unter anderem von Bohren, Schneiden, Schweißen, Löten bis hin zur Glasbearbeitung. Kirchhoff verdeutlichte in seinen Ausführungen, dass der Trend im Fahrzeugbau zum Materialmix geht. Dadurch wird die Verbindung der verschiedenen Werkstoffe wie beispielsweise hoch- und höchstfesten Stählen, Aluminium, Kunststoffen und faserverstärkten Karbon- und Glasfaserstoffen immer komplexer. Er stellte in diesem Zusammenhang das LMD-Verfahren vor: Mit einem Laser wird das Aluminium gescannt und erhält Reißverschlussähnliche Geometrien im Werkstoff. Das Kunststoffwerkstück kann über ein Oberflächen-Laserschmelzverfahren auf die hakenförmige Struktur aufgebracht und formschlüssig miteinander verbunden werden. Diese Verbindungen halten nach Angaben von Kirchhoff sehr hohen Schubbelastungen stand und können schon in zwei bis drei Jahren interessant für Zulieferer werden. Bis dahin muss aber noch weiter geforscht werden um die Technik noch kostengünstiger anbieten zu können.

Bildergalerie

Kombinierte Werkstoffe und ihre Bearbeitung

Heiko Simonis, Key Account im Bereich Automotive und Anwendungstechnik von Hufschmied Zerspanungssysteme, stellte eingangs das Unternehmen sowie das Produktportfolio vor. Anschließend ging Simonis auf die aktuellen Projekte in der Luftfahrt ein: Mit dem der A350 XWB fliegt erstmals ein weitgehend aus Kohlenstofffaserverbundwerkstoff (CFK) gefertigtes Flugzeug. Hufschmied entwickelte ein Werkzeug, dessen Geometrie unter anderem jede Form von Delaminationen, Absplitterungen und Faserüberständen ausschließt. Die Herausforderung bestand hierbei im Materialmix, da die kombinierte Bearbeitung von CFK mit Aluminium die Ingenieure vor verschiedene Probleme stellte. Aluminium benötigt laut Simonis scharfe Schneiden, welche aber bei CFK nur bedingt geeignet seien. Außerdem durfte der Aluminiumspan den CFK nicht angreifen. Auch die normale Zerspanungstemperatur von Aluminium liegt deutlich über der Temperatur, bei der der Matrixwerkstoff des CFK zerstört wird. Daher war die Wärme ein großes Problem. Dennoch gelang es Hufschmied mit der Entwicklung angepasster Fräsen das Projekt erfolgreich zu beenden.

(ID:43936397)