Für eine ressourcenschonende und energieeffiziente Umwelt ist Leichtbau unverzichtbar. Wie in der Luftfahrt, sind zunehmend auch im Automobilbau Leichtbaulösungen gefragt, um die CO2-Emissionen zu reduzieren. Bei Wachstumsraten von 7- 8 Prozent wird 2020 allein in der Transportbranche ein weltweiter Leichtbaumarkt von 140 Milliarden Euro erwartet. Vor diesem Hintergrund hat der VDMA die Arbeitsgemeinschaft Hybride Leichtbau Technologien ins Leben gerufen. Auf dieser Plattform tauschen sich Maschinenbauer mit Vertretern von Anwender- und Zulieferindustrien über Möglichkeiten, Technologien und Werkstoffe im Leichtbau aus. In einer Interview-Reihe lässt der VDMA einige Exponenten des Leichtbaus zu Wort kommen.
Interview mit Matthias Graf, Leiter Technologie und Geschäftsentwicklung – Business Unit Composites, bei der Dieffenbacher GmbH und Mitglied im Vorstand der Arbeitsgemeinschaft Hybride Leichtbau Technologien.
Leichtbau ist in der Luftfahrtindustrie schon lange ein Thema. Wieso setzt nun auch die Autoindustrie verstärkt auf Leichtbau-Technologien?
Matthias Graf: Leichtbau ist in der Automobilindustrie auch schon seit vielen Jahren präsent. AUDI hat sich beispielsweise bereits Ende der 90er Jahre mit der Aluminium-Spaceframe-Bauweise als Innovationstreiber im Leichtbau engagiert, die in den Modellen A8 und A2 realisiert wurden. Der große Durchbruch kam aber erst 2010. Auslöser hierfür war die entfachte Diskussion über die EU–Verordnung zur Reduzierung der CO2-Emissionen mit den scharfen Grenzwerten für 2020 und 2030 und die damit einhergehenden Strafzahlungen. Daneben ging es auch um Ressourceneffizienz allgemein, nicht nur um die Ressource Energie, sondern auch um die Ressource Material. Wir haben bei einigen Materialien eine Verknappung. Wenn Teile leichter werden, heißt das auch immer, dass weniger Material verbraucht wird. Das führt zu einer verbesserten Ressourceneffizienz.
Wie groß ist das Leichtbau-Potenzial in einem Auto?
Graf: Das ist enorm groß. Vom gesamten Verbrauch der heutigen Fahrzeuge entfallen circa 22 Prozent auf das Fahrzeuggewicht. Hier setzt der Leichtbau an. Daneben sind Rollwiderstände, Aerodynamik und die Antriebstechnik wichtige Themen. Jeder Teil muss seinen Beitrag leisten. In der Aerodynamik hat man schon viel erreicht. Hier sind weitere
Verbesserungsmöglichkeiten daher begrenzt. Im Leichtbau dagegen stehen wir erst am Anfang. Von 2010 bis heute ist erstaunlich viel geleistet worden. So ist es gelungen, den Herstellungsprozess für CFK-Bauteile vollständig zu automatisieren und großserientauglich zu gestalten.
Über Leichtbau wird bei uns viel diskutiert. Ist das anderswo ähnlich?
Graf: Die Leichtbauentwicklungen und Leichtbauanwendungen sind Errungenschaften, die in Deutschland geschaffen wurden. Einer der wesentlichen Treiber war die CO2-Regulierung und die vorausgegangene Erkenntnis, dass ein Paradigmenwechsel erforderlich ist. BMW ist durch seine Entscheidung, das Elektroauto i3 komplett aus CFK zu bauen, ein wichtiger Treiber der Entwicklung gewesen. Auch andere deutsche Automobilhersteller haben Aktivitäten in diese Richtung unternommen, wenn auch nicht in diesem großen Stil. Dazu kommen die Maschinenbauer wie Dieffenbacher, die sich dieses Themas angenommen haben, um die Produktionsmaschinen dafür zu entwickeln und sie im Markt zu etablieren. Es war eine sehr fruchtbare Zusammenarbeit zwischen den Automobilisten, Maschinenbauern, Materialherstellern wie zum Beispiel SGL Carbon und den führenden Forschungsinstituten wie LCC und Fraunhofer ICT.
Wie groß sehen Sie die globalen Marktchancen für die Leichtbautechnologie?
Graf: Die Chance, das Erreichte auch zu exportieren, ist sehr groß. Schon heute sehen wir, dass in automobilorientierten Industrien, etwa in USA, Japan und Korea, Interesse vorhanden ist. Die europäischen oder amerikanischen Richtlinien treffen nicht nur die heimische Industrie. Wir leben in einer globalisierten Welt und die Automobilproduzenten sind gezwungen, die Richtlinien in ihren Absatzmärkten zu erfüllen. Deshalb haben alle ein hohes Interesse, Leichtbau-Technologien auch bei sich anzuwenden.
Wie sieht das heute bei Dieffenbacher aus?
Graf: Wir sehen einen wachsenden Markt, vor allem im Export. Der Leichtbau ist eine Schlüsseltechnologie, die in vielen Bereichen zur Verbesserung der Produkte führen wird. Aus unserer Sicht wird der Trend anhalten, wenn auch die Wachstumsprognosen der letzten Jahre zu euphorisch waren und sich aktuell in Deutschland eine Beruhigung einstellt. Wir werden immer mehr Leichtbauanwendungen sehen. Das muss nicht nur Faserverbund sein, dass können auch Leichtmetallstrukturen sein und zunehmend hybride Strukturen, bei denen die Eigenschaften der Werkstoffe sinnvoll kombiniert werden. Ich glaube, dass Mischstrukturen, die den richtigen Werkstoff an die richtige Stelle bringen, im Automobilbau die Zukunft sind. Zudem besteht noch viel Potenzial durch den hybriden Leichtbau, die Funktionsintegration voran zu treiben.
Haben die ausländischen Autobauer einen finanziellen Vorteil, weil sie nicht in die Entwicklung des Leichtbaus investieren mussten und stattdessen heute solche Teile quasi von der Stange kaufen können?
Graf: Für die Automobilfirmen, die später einsteigen in das Thema Leichtbau, wird es zunächst einmal erheblich einfacher. Sie profitieren von dem geschaffenen Status-quo und können beispielsweise eine Dieffenbacher-Anlage kaufen und damit CFK-Teile produzieren. Nicht erspart bleibt den Firmen aber, den internen Wandel zu vollziehen. Sie müssen lernen mit dem Werkstoff umzugehen, seine Eigenschaften kennenzulernen und zu wissen, wie man ihn behandeln muss. Diejenigen, die das Wissen bereits haben, können schon über die nächsten Schritte nachdenken. Sie haben die besseren Chancen, langfristig am Markt die Nase vorn zu haben.
Was sind denn die nächsten Schritte?
Graf: Es ist nicht so, dass wir sagen könnten, die Arbeit sei getan. Leichtbau ist immer noch eine junge Technologie. Die ganze Werkzeuggruppe ist im Vergleich zu Stahl noch sehr jung. Deshalb müssen wir weiter mit Nachdruck an Verbesserungen arbeiten, zum Beispiel an der Effizienzsteigerung der Prozesse. Wir müssen in Deutschland zusehen, dass wir nicht stehenbleiben.
Was würde dann passieren?
Graf: Wir würden Gefahr laufen, von anderen überholt zu werden. Das hat es in der Vergangenheit schon mehrfach gegeben. Die Japaner waren sehr früh in der Entwicklung der Carbonfaser. Sie sind heute noch dominierend in der Faserherstellung, aber sie haben es nie geschafft, ihr Wissen in breite Anwendungen zu überführen. Die Japaner könnten heute führend sein, wenn sie aktiv und innovativ geblieben wären. Jetzt sind wir in Deutschland Vorreiter im Leichtbau, und wir müssen zusehen, dass wir das bleiben. Ich hoffe nicht, dass es uns beim Leichtbau so ergehen wird, wie der hiesigen Solarindustrie. Die war anfangs auch Vorreiter, die Wettbewerber kamen erst später hinzu, und heute werden die meisten Solarzellen in China produziert.
CFK-Bauteile sind viel teurer als solche aus anderen Materialien. Laufen sie nicht Gefahr, von anderen Leichtbau-Lösungen in den Schatten gestellt zu werden?
Graf: Carbonfaser-Kunststoffe besitzen das höchste Leichtbaupotential. Ich bin davon überzeugt, dass wir durch die Verbesserung im Bauteil-Engineering eine bessere Ausnutzung der Vorteile erreichen können. Zudem besteht noch ein erhebliches Potential in der Reduzierung der Materialverluste und der Effizienzsteigerung der Prozesse. Oft werden nur die Materialpreise pro Kilogramm verglichen und dann wird ein vernichtendes Urteil gefällt. Betrachtet man jedoch die Kosten aus dem Blick der Funktionserfüllung, die sekundären Einsparungen zum Beispiel durch Funktionsintegration und die Einsparungen durch das geringere Gewicht in der Nutzungsphase, zeigt sich schnell ein anderes Bild. Ich glaube, wir werden es schaffen, in einem Zeitraum von vielleicht zehn Jahren, die Kosten für ein hergestelltes Bauteil noch einmal zu halbieren.
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Am 22.01.2016 wurde das Forum Composite Technology im VDMA in die Arbeitsgemeinschaft Hybride Leichtbau Technologien überführt. Das Tätigkeitsfeld erweitert sich damit durch den metallischen zum hybriden Leichtbau. Neben den 175 VDMA-Mitgliedsunternehmen steht jetzt auch Anwendern, Zulieferern und Forschung die Mitwirkung in der AG offen. Gemeinsames Ziel ist es, Produktionsverfahren, Automatisierung und Fügetechnologien werkstoffübergreifend und europaweit weiterzuentwickeln und damit zukunftsweisende Arbeitsplätze zu schaffen.
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