Leichtbau auf dem Weg in den Massenmarkt

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Leichtbau BW GmbH Landesagentur für Leichtbau

Alle Partner in der Prozesskette benötigen Grundkenntnisse über Zusammensetzung, Struktur und Verhalten neuer Materialien sowie über die möglichen Verarbeitungstechnologien, was wiederum neue Formen der Aus- und Weiterbildung erfordert. Vor allem die gewerbliche Ausbildung ist elementar für die Unternehmen, überall werden dringend Mitarbeiter gesucht, die in der Lage sind, Leichtbauteile zu fertigen. Und noch etwas haben Ausbildungsstrategen auf ihrer Aufgabenliste: Das Leichtbaudenken in die Köpfen der Ingenieure zu bringen und sie auf neue Arbeitsorganisationen vorzubereiten. Da Leichtbau bereits in der Produktkonzeption beginnt, müssen Entwicklung und Produktion früh zusammenrücken. Dafür ist ganzheitliches Leichtbau-Know-how gefragt, das von standardisierten Kommunikationsplattformen, die eine prozessübergreifenden, durchgängigen Datenaustausch ermöglicht, unterstützt wird.

Materialkennwerte als Schlüssel zum Erfolg

Mit der Kombination innovativer Materialien und traditioneller Werte, der Funktionalisierung hybrider Produkte und neuer Produktionsmethoden soll sich der Leichtbau auch neue Märkte und Anwendungsgebiete erschließen. Gerade im hybriden Leichtbau ist eine wichtige Voraussetzung für das Gelingen, dass alle Merkmale der beteiligten Materialien bekannt sind, damit die physikalischen Eigenschaften des Verbunds klar werden. Noch fehlt ein Katalog mit Grunddaten wie Materialkennwerten, Produktionsparametern oder Fügetechniken für den Leichtbau; ein Manko, das für die beteiligten Akteure als eines der größten Hindernisse für den erfolgreichen Einsatz von Leichtbau gilt. Bei einer Umfrage der Landesagentur für Leichtbau Baden-Württemberg haben knapp 40 % der befragten Unternehmen und Forschungseinrichtungen angegeben, die größten Schwierigkeiten für den Leichtbau lägen in der Normierung von Material und Prozessen. Immerhin rund 25 % der Befragten sehen mangelnde Prozesssicherheit als ein Problem.

Die Charakterisierung beziehungsweise Normierung neuer Materialien definiert die Zusammensetzung und Eigenschaften. Solche Materialkennwerte sind für die Berechnung der Auslegung von Bauteilen und die Konstruktionssimulation nötig; die Simulierbarkeit von Auswirkungen hybrider Leichtbauteile auf das Gesamtprodukt, zum Beispiel auf die Fahrdynamik eines Fahrzeugs, ist außerdem ausschlaggebend für eine am Kundennutzen orientierte Entwicklung. Dass ein durchgängiger Simulationsprozess bislang nicht durchgeführt werden kann, ist unter anderem den fehlenden Kennzahlen geschuldet. Die Materialcharakterisierung und Standardisierung von Abläufen spielt für die Industrie nicht zuletzt im Hinblick auf die Prozesssicherheit eine große Rolle: Erst wenn Materialien und Verfahren spezifiziert sind, existieren verbindliche Parameter, deren Einhaltung die Herstellung eines hundertprozentig verlässlichen Bauteils gewährleistet.

Die größte Herausforderung für die Normierung liegt zunächst in der Vielfalt. So sind zum Beispiel für faserverstärkte Kunststoffe unendlich viele Varianten möglich. Die Beteiligten müssten sich auf wenige einigen, was sich oft als schwierig erweist. Zudem ist die Werkstoffcharakterisierung mit hohem Zeit- und Kostenaufwand verbunden, den sich vor allem kleine und mittelständische Unternehmen in der Regel nicht leisten können. OEMs hingegen, die hier einen längeren Atem haben, stellen ihre Ergebnisse nur selten zur Verfügung, da sie um ihren Wettbewerbsvorteil fürchten. Als einen Schwerpunkt ihrer Arbeit hat die Leichtbau BW daher zwölf Projektgruppen mit Vertretern aus Wirtschaft und Wissenschaft initiiert, die sich mit der Lösung von Zukunftsthemen wie Wertstoffcharakterisierung befassen. Im hybriden Leichtbau sind darüber hinaus die Kombination der Werkstoffe und die Verbindungtechnologien entscheidend. Auch hier fehlt bislang ein Überblick über Materialkombinationen, die „gut“ passen, weil es nicht zuletzt immer auch eine Frage des speziellen Lastfalls beziehungsweise der Einsatzbedingungen für das Bauteil ist. CFK eignet sich zum Beispiel am besten für anisotrope Bauteile, bei denen Belastung entlang der Zugrichtung der Faser auftritt. Die Kombinationen hängen von Verbindungs- und Oberflächentechnik und ihrer Entwicklung ab. Mit diesem Thema befasst sich die Projektgruppe Verbindungstechnik/Oberflächentechnik der Leichtbau BW.

Wissenstransfer ermöglichen und Absatzmärkte kennen

Um die Herstellung neuer Materialien, die Konstruktion von Leichtbauteilen und ihre reibungslose Verarbeitung voranzutreiben, wird es in naher Zukunft vor allem darauf ankommen, vorhandenes Know-how zu bündeln und Expertenwissen über Branchengrenzen hinweg verfügbar zu machen. Die systematische Verwertung von Praxiserfahrung zum Beispiel in Kooperationen und ein institutionalisierter Wissens- und Technologietransfer sind der Unterbau für eine gelungene Industrialisierung des (hybriden) Leichtbaus. Ziel muss es sein, dass nicht mehr jede Branche entsprechend ihrer Anforderungen nach sich schaut, sondern dass ein Erfahrungsaustausch stattfindet. Von Werkstoff-Datenbanken zum Beispiel, die auch bewährte Werkstoffpaarungen umfassen, könnten alle profitieren – auch die OEMs, wenn sie Prozessschritte an Zulieferer auslagern können.

Besonders aus der Sicht der Technologen ist der Kundennutzen zurzeit noch eine untergeordnete Motivation, auf Leichtbau zu setzen. Bei allen Herausforderungen ist es jedoch wesentlich, die Perspektive derjenigen einzunehmen, die ein Leichtbauprodukt am Ende kaufen sollen. Denn der Endkonsument lässt sich nur über den Produktmehrwert an das Thema heranführen, ihn interessiert nicht, welches Material zum Einsatz kommt, und er wird für ein besonderes Material allein nicht mehr bezahlen. Es wird also nicht ausreichen, ausschließlich auf die Kosten der Materialien zu schauen. Vielmehr ist es notwendig, in den Produktmehrwert zu investieren, der den Leichtbau für den Konsumenten sichtbar macht: Für ihn ist Leichtbau dann attraktiv, wenn dieser beispielsweise die Fahrdynamik eines Fahrzeugs verbessert und den Spritverbrauch senkt, ohne die Sicherheit zu gefährden. Im Leichtbau steckt eine Menge Mehrwert. Für die Kunden ein gutes Kaufargument, für Unternehmen ein guter Grund, sich dieser Technologie zuzuwenden. Sie schafft gerade auch für kleine und mittlere Unternehmen einen echten Wettbewerbsvorteil und unterstützt sie dabei, neue Märkte zu erschließen. Es lohnt sich also, die Herausforderungen anzugehen, um marktreife Produkte entwickeln zu können.

* Dr. Wolfgang Seeliger ist Geschäftsführer der Leichtbau BW GmbH in 70174 Stuttgart. Tel. (0711) 128 988-40, wolfgang.seeliger@leichtbau-bw.de, www.leichtbau-bw.de

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