Mitglieder der VDMA-Arbeitsgemeinschaft  Hybride Leichtbau Technologien bieten die erforderliche Produktionstechnik.

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% 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 den nächsten Monaten wird der VDMA in losem Turnus einige Exponenten des Leichtbaus zu Wort kommen lassen.

Interview mit Marc Kirchhoff, Branchenmanagement Leichtbau und Elektromobilität bei der Trumpf Laser- und Systemtechnik GmbH und Mitglied im Vorstand der Arbeitsgemeinschaft Hybride Leichtbau Technologien.

Worum geht es beim Leichtbau?
Kirchhoff: Beim Leichtbau geht es heute, viel mehr als früher, um leichte Konstruktionen. Es geht um Flanschreduktion und um neue Fügetechniken. Es geht dabei aber auch immer mehr um hybriden Leichtbau, das heißt, um die sinnvolle Kombination von Werkstoffen. Im Fahrzeugbau heißt das beispielsweise, dass Autos heute aus einem Materialmix von Stahl, Aluminium, Kunststoffen bis hin zu den faserverstärkten Kunststoffen gebaut werden.

Inwieweit betrifft das Thema einen Hersteller von Laserstrahlquellen wie Trumpf?
Kirchhoff: Bei den hybriden Verbindungen stellt sich die Frage, wie man diese Werkstoffe bearbeitet. Der Laser bietet viele Möglichkeiten, diese Materialien überhaupt zu prozessieren, das heißt, zu schneiden, zu strukturieren oder ähnliches. Das Hauptthema ist, wie man die vielen unterschiedlichen Materialien verbindet. Da ist der Laser eines der Werkzeuge, um Mischverbindungen, beispielsweise von Metall und Kunststoff herzustellen.

Wieso wird Leichtbau heutzutage meist mit der Autoindustrie verbunden? Dabei ist er etwa im Flugzeugbau schon sehr lange ein Thema.
Kirchhoff:  Der Automobilbau ist der Leichtbau-Treiber, wenn es um Produktionstechnik geht. Denn in dieser Branche geht es immer um sehr große Stückzahlen und sehr hohe Qualitätsanforderungen. Bearbeitungszeiten spielen eine viel größere Rolle als etwa in der Luftfahrtindustrie. Im Automobilbau - und das sieht man sehr gut an den faserverstärkten Kunststoffen, die jetzt im Kommen sind - werden jetzt deutlich kürzere Zykluszeiten dieser Bauteile verlangt. Die Autoindustrie stößt viele Entwicklungen an.

Inwieweit ist Leichtbau durch politische Vorgaben getrieben?
Kirchhoff: Wenn die politischen Rahmenbedingungen die Verbrauchsnormen nicht mehr forcieren würden, würde das sicherlich dazu führen, dass ein bisschen Tempo herausgeht. Weniger im Bereich Leichtbau, als mehr im Bereich der Antriebstechnologien. Leichtbau hat uns schon umgetrieben, bevor die CO₂-Richtlinien der EU definiert wurden. Verbrauch ist sicher das eine, aber wichtig sind auch Themen wie Fahrdynamik und Fahrspaß. Das treibt die Automobiler auch unabhängig von Vorgabewerten.

Wie verhalten sich Leichtbau und Sicherheit in der Autoproduktion zueinander?
Kirchhoff: Jeder versucht natürlich, trotz einer Gewichtseinsparung, die Sicherheit der Fahrzeuge immer weiter nach oben zu treiben. Es ist das große Ziel der Konstrukteure, jedes Bauteil ideal auslegen zu können. Das kann man gut am Beispiel der B-Säule erkennen. Im Bereich der B-Säulen laufen Entwicklungen, die Materialien entsprechend der Belastungen im Verlauf der B-Säule auszuwählen. So kommen hier Kombinationen von Stahl, hochfesten Stählen und Kunststoffen zum Einsatz. Eine solche B-Säule bietet die höchste Sicherheit und ist gleichzeitig deutlich leichter als eine reine Stahlkonstruktion.

Hybrider Leichtbau ist in der Automobilindustrie überall im Kommen. Sind damit die Tage von Stahl und Aluminium gezählt?
Kirchhoff: Da sehe ich Wettbewerb, aber keinen Verdrängungswettbewerb bei den Materialien und Materialverbindungen. Als der erste Audi aus Vollaluminium gebaut wurde, dachten viele, das besiegele das Aus für Stahl. Tatsächlich hat die Stahlseite daraufhin viel Energie in Entwicklung gesteckt. Ein Ergebnis waren die sogenannten Tailored Blanks, maßgeschneiderte Bleche unterschiedlicher Form, Dicke und Festigkeit, die heute in den Autos standardmäßig verwendet werden. Auch die Entwicklung hochfester Stähle ist eine Konsequenz aus dem Wettbewerb der Materialien. Das Gleiche passiert jetzt, wo die Kunststoffe und die hybriden Bauteile ins Rennen kommen. Die Stahlhersteller werden versuchen, noch festere Stähle zu entwickeln, die Aluminiumhersteller machen es ähnlich. Durch den Wettbewerb der verschiedenen Werkstoffe schaukeln sich alle nach oben. Bislang ist noch keine Technologie hinten heruntergefallen.

Wo ist Leichtbau außer in der Automobilindustrie noch auf dem Vormarsch?
Kirchhoff: Der Automobilbau ist hier sicher eine der großen Branchen in Deutschland, erst recht, wenn man die ganze Zulieferindustrie hinzuzählt. Aber Leichtbau ist auch in anderen Branchen zunehmend ein Thema. Beispielsweise im Maschinenbau. Es geht unter anderem darum, bewegte Maschinenelemente leichter zu gestalten, um den Energieaufwand zu reduzieren, Bauteile schneller bewegen und Achsen schneller fahren zu können. Jedes Gramm, das man spart, lässt sich in Geschwindigkeit umsetzen. Im Schiff- und Flugzeugbau ist Leichtbau immer schon besonders wichtig gewesen.

Sie sind auch im Vorstand der Arbeitsgemeinschaft Hybride Leichtbau Technologien. Was ist der für Sie zentrale Vorteil in dieser Gruppe?
Kirchhoff: Das ist der Wissensaustausch. Wir stoßen etwa im Automobilbau auf Herausforderungen und stellen erst viel später fest, dass der Luftfahrtbauer sie schon gelöst hat. Die einen sagen vielleicht, das Umspritzen von Bauteilen sei für sie bereits Standard, für andere ist das ganz neu. Auf dieser neuen Plattform können sich alle ergänzen. Alle Technologien und Anwendungen werden dadurch nach vorne getrieben.

Da redet dann jeder mit jedem?
Kirchhoff: Wir haben das gut strukturiert. Wir haben die Themenfelder definiert, die das größte Interesse aller Beteiligten auf sich ziehen. Ein Beispiel ist die Fügetechnik. Im Stahlbau sind die Prozesse inzwischen Standard, aber im hybriden Leichtbau noch längst nicht. Unser Ziel ist es hier, Prozesse zu standardisieren. Zu sagen, mit einer bestimmten Methode kann man Fügeprozesse im Bereich des hybriden Leichtbaus unter bestimmten Randbedingungen erfüllen. Damit können wir den Konstrukteuren und den Entwicklern Richtlinien an die Hand geben, ihnen beispielsweise sagen, ja, man kann faserverstärkte Kunststoffe mit einer Aluminiumhaut überziehen und zwar mit folgender Technologie und mit folgenden Eigenschaften. Das ist idealer Wissensaustausch.

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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.