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Composites Europe und Aluminium 2010 Leichtbauperspektiven im Automobilbau

| Redakteur: Bernd Otterbach

Auf den Messen Aluminium 2010 und Composites Europe zeigen mehr als 1.100 Aussteller die Potenziale der Werkstoffe Aluminium und Faserverbundkunststoffe.

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Besonders die Anwendungsbereiche der Materialien wie der Automobilbau stehen dabei im Mittelpunkt. Beide Fachmessen vollziehen aber auch den Brückenschlag zwischen beiden Materialien und zeigen, wie Werkstoffverbünde das Leichtbaupotenzial von Aluminium und Composites erweitern können.

Pkw enthält im Schnitt 160 Kilogramm Aluminium

In Karosserien, Motorblöcken, Kolben und Getriebegehäusen hat sich Aluminium längst durchgesetzt. Durchschnittlich rund 160 Kilogramm des Materials werden heute in westeuropäischen Pkws verbaut. Der Automobilsektor ist damit einer der wichtigsten Absatzmärkte für Aluminiumprodukte. Mehr als ein Drittel des gesamten Aluminiumbedarfs in Deutschland wird im Transport- und Verkehrssektor eingesetzt.

Der Vorteil des Aluminium-Einsatz liegt neben den Werkstoffeigenschaften in der Anwendungsbreite für verschiedene Fahrzeug-Baugruppen in den Möglichkeiten der verschiedenen Fertigungsverfahren, also Blech-, Guss-, Strangpress-, oder Schmiedekonstruktion. Der Einsatz von Aluminium wird auch durch neue Verbindungstechniken forciert.

Verbesserte Lötverfahren haben beispielsweise dazu geführt, dass heute bereits fast alle Wärmetauscher für Autoklimaanlagen und -kühler aus Aluminium gefertigt werden. Innovative Schweißverfahren ermöglichen es, komplexe Strukturen aufzubauen, die nicht nur technische, sondern auch ökonomische Vorteile bieten.

Composites im Automobilbau noch unterrepräsentiert

Großes Potenzial haben auch Faserverbundwerkstoffe. Zwischen aktuellem Stand und möglichen Perspektiven der Composites im Automobil klafft derzeit aber noch eine riesige Lücke. So lag lag der Anteil von CFK im Jahr 2009 in allen produzierten Automobilen bei insgesamt nur 1 Prozent. Der Einsatz von CFK- und GFK-Bauteilen scheitert derzeit aber noch an den großen Stückzahlen und den hohen Herstellungskosten.

Doch arbeitet die Zeit für die Composites. So ist der durchschnittliche Preis für Kohlenstoff-Fasern von einst 3.000 Euro je Kilogramm dank des technischen Fortschritts auf 15 bis 20 Euro für Standardfasern zusammengeschmolzen. Laut einer Studie von E. Fuchs und R. Kirchhain sind GFK bei einem jährlichen Produktionsvolumen bis zu 115.000 Einheiten und CFK bis zu 85.000 Einheiten (Body-in-White/Fahrzeugrohbau) inzwischen günstiger als Stahl. Erst bei höheren Stückzahlen spielt der traditionelle Werkstoff seine Kostenvorteile als Massenware aus.

Industrie arbeitet an automatisierten Produktionsprozessen für Composites

Nur mit einer voll automatisierten Herstellungskette sind die erforderlichen Taktzeiten von etwa zwei Minuten pro Bauteil zu erreichen. Zwar werden pro reduziertes Kilogramm Fahrzeuggewicht rund 5 Euro Mehrkosten toleriert, dies ist jedoch nur bei entsprechend hohen Stückzahlen über 100.000 bis zu 1 Million zu erreichen. „Die größten Herausforderungen liegen in der Entwicklung von schnellen, robusten und automatisierbaren Imprägnierprozessen zur kostengünstigen Produktion von hohen Stückzahlen“, weiß Jörg Strohhäcker, Abteilungsleiter Faserverstärkte Kunststoffe am Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen.

Einen Schritt in diese Richtung haben kürzlich die Reaktionstechnik von Krauss-Maffei und Dieffenbacher, beides Aussteller auf der Comopsites Europe 2010, geschlossen. Die Unternehmen kooperieren beim weltweiten Vertrieb von Anlagen für das Hochdruck-Harz-Injektionsverfahren (HD-RTM-Anlagen) und adressieren mit ihrer Zusammenarbeit den enorm wachsenden Markt für CFK-Bauteile in der Automobilindustrie. Die Partner bieten jetzt weltweit schlüsselfertige Produktionssysteme für dieses Verfahren aus einer Hand an.

Direktcompounding zur Herstellung großer Teile

Bereits auf der Composites Europe 2009 hatte Dieffenbacher gemeinsam mit DSM Composite Resins und dem Fraunhofer-ICT eine Direktcompounding-Technologie vorgestellt, die nun bei der Serienfertigung eines Automobil-Teils bei einem OEM zum Einsatz kommt. Die Innovation umfasst sowohl einen neuen Compounding-Prozess als auch neue Materialien. Sie ist auf die Produktion großer tragender Teile ausgerichtet.

Im Fokus steht die Fertigung geometrisch komplexer Formteile mit Abmessungen von mehr als 3 Quadratmeter und in Stückzahlen von rund 700.000 Einheiten pro Jahr. Das Direktcompounding ermöglicht die Herstellung duroplastischer Composites in einem kontinuierlichen und flexiblen Extrusionsprozess. Merkmale sind ein computergesteuertes Dosiersystem für wiederholgenauere Produktqualität und Faserdurchtränkung.

Composites Europe 2010 zeigt innovative Automotive-Exponate

Neben Maschinen und Produktionsprozessen werden die Aussteller der Composites Europe auch zahlreiche Exponate präsentieren. So wird der österreichische Motorradbauer KTM seinen X-Bow vorstellen, seinen ersten Sportwagen mit Kohlefaser-Monocoque. Benteler-SGL ist mit einem Porsche-GT3-Cup-Türkörper vertreten, während Lanxess die Reserveradmulde des neuen Audi A8 zeigen wird.

Weitere Composites-Produkte wie B-Säulen oder Fahrzeugtüren werden unter anderem vom Institut für Kraftfahrzeuge (IKA) der RWTH Aachen und der Thyssen-Krupp AG gezeigt. Insgesamt haben sich 300 Aussteller aus 25 Nationen zur Composites Europe 2010 angesagt und die gesamte Wertschöpfungskette von Verbundwerkstoffen präsentieren.

Die parallel stattfindenden Aluminium will die Potenziale des Werkstoffs vom Rohmaterial über das Halbzeug bis zum Fertigerzeugnis für sämtliche Anwendungsbereiche belegen. „Between Innovation and Environment“ heißt das Motto, unter dem sich in diesem Jahr 890 Unternehmen aus 45 Nationen präsentieren.

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