Im monatlichen „Jour Fixe“ des Clusters CU West des Composites United e. V. stellen Unternehmen und Einrichtungen ihre Technologien oder Projekte zu einem aktuellen Thema vor. Beim Jour Fixe „Energieeinsparung durch Leichtbau“ am 18. März 2024 beteiligten sich rund 30 CU-Mitglieder und Gäste. Dr. Markus Steffens, Geschäftsführer Fa. INTELLIGHT, führte in das Thema ein und leitete die anschließende Diskussion.
„Verbundwerkstoffe sind Innovationstreiber für Energieeinsparung durch Leichtbau. Innovative Lösungen können besonders dann entstehen, wenn die Funktionsintegration im Entwicklungsprozess mitgedacht wird.“, so Dr. Heinz Kolz, Clustergeschäftsführer von CU West in seiner Begrüßung.
Im Rahmen des 24. Jour Fixe stellten folgende Unternehmen / Einrichtungen ihre Beiträge zum Thema vor:
INTELLIGHT bringt seine Expertise zunächst bei der Beantwortung der Frage ein, wo Leichtbau überhaupt sinnvoll ist. Dem folgt das Engineering mit Simulation und Konstruktion. Die Umsetzung beinhaltet vor allem die Entwicklung von Prototypen und Werkzeugen. Leichtbau sei bei E-Fahrzeugen aufgrund der Rekuperation angeblich nicht mehr notwendig, so die gängige These, die vor einigen Jahren zu hören war. Der Fahrwiderstand eines Fahrzeuges ist in hohem Maße massenabhängig. Das Fahrzeuggewicht eines E-Fahrzeug liegt meist um mehrere Hundert Kilogramm über einem vergleichbaren Verbrennerfahrzeug. Das höhere Gewicht wirkt sich in einer Gewichtsspirale auf die Dimensionierung von Batterie, Motor und Chassis aus. Mit Leichtbau kann die Dimensionierung jeweils reduziert werden. Gleichzeitig ist Leichtbau „Enabler“ für Reichweite, Sicherheit und Fahrdynamik und damit die Akzeptanz von E-Fahrzeugen durch potenzielle Nutzer. Leichtbau bietet Möglichkeiten der Funktionsintegration und am Ende eine Effizienzsteigerung.
Referent: Dr. Markus Steffens, Geschäftsführer, INTELLIGHT® – Intelligent Lightweight Solutions
Carbovation mit einem Schwerpunkt Laufräder für Rennräder und CrossLink als Anbieter für Bauteile für Automotive und Medizintechnik sind die beiden Tochterunternehmen der Murtfeldt-Gruppe im Bereich der Verbundwerkstoffe. Leichtbau ist bei Murtfeldt kein Selbstzweck, sondern kommt dann zum Einsatz, wenn bessere Maschinen durch kleinere Motoren oder höhere Geschwindigkeiten von Anlagen erreicht werden können. Ein 4-5 m langer Träger aus CFK statt Stahl konnte etwa bei einer Biegemaschine Energieeinsparungen sowie durch Reduzierung der Schwingungen eine höhere Geschwindigkeit ermöglichen. Der gewickelte Roboterarm eines Lackierroboters besitzt isolierende Eigenschaften, die mit einem Metallarm nicht realisierbar war. In der Luft- und Raumfahrt zählt jedes Kilogramm – bei Sitzstrukturen konnte durch Leichtbau eine deutliche Gewichtseinsparung erreicht werden. Räder im Radsport müssen Leichtbau mit Steifigkeit verbinden. Die Laufräder von Carbovation wurden in dieser Hinsicht bereits mit Preisen ausgezeichnet.
Referent: Borris Köpper, General Manager Crossling-Murtfeldt Composites & Vice President Business Division Industry Carbovation Murtfeldt Composites der Murtfeldt Group
vombaur fertigt ein breites Spektrum an Geweben, Bändern und Schläuchen aus Verstärkungsfasern nach Kundenanforderungen. Das Spektrum der Anwendungen ist breit und geht von Tragflügeln, Windrädern, Maschinen, Bremsen über Snowboards und Sportgeräten bis hin zu Prothesen. Über Carbonfelgen konnte eine deutliche Gewichtseinsparung gegenüber Alufelgen realisiert werden. In der Luftfahrt wurden Türrahmen zur Gewichtsreduzierung realisiert und dabei Titananwendungen ersetzt. Segelflugzeuge haben oft Hilfsmotoren um, eine längere Flugdauer zu erreichen. Hier wurden Carbonbänder eingesetzt. Inspektionsdrohnen für Industrie und Landwirtschaft haben Carbonbänder, um das Gewicht zu reduzieren und damit die maximale Einsatzzeit zu erhöhen.
Referent: Johannes Kauschinger, Vertrieb, vombaur GmbH & Co. KG
Das Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe forscht entlang der gesamten Wertschöpfungskette von Verbundwerkstoffen, von der Materialentwicklung über die Konstruktion bis zur Verarbeitungstechnik im industriellen Maßstab. Im automobilen Leichtbau haben neben der Konstruktion auch Partikelschäume in der Batterietechnik oder z. B. für Kopfstützen deutliche Leichtbaupotentiale. Einsparungen im Gesamtgewicht können den CO2-Ausstoß über die Lebensdauer eines Fahrzeugs deutlich reduzieren und damit den CO2-Ausstoß im Verkehr senken. Energieeinsparungen durch Leichtbau im Flugzeug wirken sich zu 99,8 % im Flugbetrieb aus. Der Anteil der CFK-Bauteile wurde seit 1960 deutlich ausgebaut. Wirtschaftlichkeit und Materialeinsatz können im Bootsbau durch Biocomposites und beheizte Werkzeuge deutlich verbessert werden.
Referentin: Dr.-Ing. Nicole Motsch-Eichmann, Leiterin Bauweisen, Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe GmbH (IVW)
In der Diskussion wurden die Technologietrends herausgestellt. Verbundbauweisen ermöglichen nicht nur eine Gewichtsreduzierung, sondern auch Verbesserungen der Geometrie, Funktionsintegration und Einsparung von Fügeprozessen.
Für eine optimale Funktionsintegration bei größeren Bauteilen werde auch große Werkzeuge benötigt. Deren Kosten schränken aber Flexibilität und Variabilität ein. Die innovative Lösung von vombaur: Eine Fertigung von dreidimensionalen Strukturen mittel Rundwebtechnik. Ein Doppel-T-Träger kann mit dieser Technologie aus einem Stück gefertigt werden.
Nach Corona sind die Maschinenbaukunden von Murtfeldt bei Neuentwicklung zurückhaltend. Die Mehrkosten durch Leichtbau müssen sich in 3-4 Jahren durch Energieeinsparungen amortisieren. Häufig kommen Leichtbauanwendungen im Rahmen eines Retrofit bei den Nutzern von Anlagen zum Zuge.
Moderation: Dr. Markus Steffens, Geschäftsführer, INTELLIGHT
Die Vorträge aus den jeweiligen Veranstaltungen sind für Mitglieder auf Carbon Connected verfügbar: https://www.carbon-connected.de/Group/CU.West/uebersicht
Ansprechpartner für Ihre Anliegen und die Veranstaltungsreihe ist Dr. Heinz Kolz, Clustergeschäftsführer CU West: heinz.kolz@composites-united.com
