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Systemleichtbau: Der Mix macht's

Die intelligente Kombination von Materialien prägt den Leichtbau. Composites profitieren davon, aber auch Metalle.

27.02.2015
Leichtbau

Die intelligente Kombination von Materialien prägt den Leichtbau. Composites profitieren davon, aber auch Metalle.

Der Markt der faserverstärkten Kunststoffe ist zweigeteilt. Nach Angaben der Verbände Carbon Composites und AVK nahm die europäische Herstellungsmenge von glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) im Jahr 2014 um zwei Prozent zu, stagniert aber auf längere Sicht. Der kleinere Markt der kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffe (CFK) dagegen wächst aktuell um gut zehn Prozent jährlich.

Getragen wird diese Entwicklung vom Leichtbau-Boom: Nicht mehr nur im Fahrzeug-, Flugzeug- oder Windanlagenbau setzen Ingenieure auf Gewichtseinsparung. Auch der Maschinenbau entdeckt allmählich deren Vorzüge. Laut Dr. Elmar Witten, Geschäftsführer der AVK, Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe, fördert der Trend zu höherer Energieeffizienz den Leichtbau. So bestehe der neue Airbus A350 bereits mehr als zur Hälfte aus verstärkten Kunststoffen, vor allem aus CFK. "Auf die Lebensdauer des Flugzeugs gerechnet, senkt jedes Kilogramm weniger den Kerosinverbrauch um drei Tonnen", so Witten.

Auf dem 2. Symposium lightweight SOLUTIONS in Hannover schilderte Witten die Trends, die der Composites-Branche Aufwind geben. Doch auch ein "Comeback der Metalle" wurde auf der Veranstaltung konstatiert: "Neue Materialien wie die Verbundwerkstoffe eröffnen großartige Möglichkeiten in der Konstruktion und einen ganz neuen Gestaltungsrahmen", so Marc Siemering, Geschäftsbereichsleiter der HANNOVER MESSE und Mitveranstalter des Symposiums. Dennoch werde im Leichtbau gerne "auf die guten alten Metalle" als Basis für den Multi-Material-Mix zurückgegriffen.

Für Stahl, Magnesium oder Aluminium sprechen u.a. die seit Jahrzehnten bekannten und optimierten Fertigungs- und Verarbeitungstechnologien. "Bei Composites ist das schwieriger", sagt Marc Bicker vom Leichtbau-Cluster, einem Partner des Symposiums. CFK etwa sei nicht homogen, sondern bestehe aus Kohlenstofffasern, die von einer Kunststoffmatrix umgeben sind. "In Eigenschaften und Verhalten weisen beide Komponenten erhebliche Unterschiede auf – darin liegt die eigentliche Herausforderung bei der Herstellung von CFK-Bauteilen", so Bicker. Eine "optimierte, intelligente Lösung" sei der Systemleichtbau: ein Mix aus Werkstoffen, abhängig von deren Eigenschaften und von wirtschaftlichen Gesichtspunkten.

Systemleichtbau gehört zu den wichtigsten Trends der Industrial Supply 2015 , der internationalen Leitmesse für industrielle Zulieferlösungen und Leichtbau der HANNOVER MESSE. Ein weiteres Stichwort ist Multifunktionalität: Bauteile erhalten einen Mehrwert durch neue Funktionen, was Material spart und die Baugrößen verringert. Ein Beispiel für funktionsintegrierten Leichtbau sind Aluminium-Sandwich-Platten, wie sie die Metawell für Bau- und Transportzwecke sowie den Maschinenbau herstellt. Die leichten biegesteifen Platten für Bau- und Transportzwecke oder den Maschinenbau bestehen aus zwei Alu-Decken und einem wellenförmigen Kern, in dem Heizkabel verlegt werden können. "So können die Platten für die Bodenheizung verwendet werden. Doch auch Füllungen zur akustischen Dämmung oder Wärmespeicherung sind möglich", so Herbert Fährrolfes von Metawell.

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