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Vieles geht noch leichter

| Autor: Stéphane Itasse

Wo weniger Masse bewegt wird, ist auch weniger Energie notwendig. Und da Energieeinsparung als Gebot der Stunde gilt, treibt diese Anforderung auch den Leichtbau immer weiter voran, vor allem in der Automobil- und Luftfahrtindustrie. Standen bisher vor allem die Werkstoffe im Fokus, umfassen die Leichtbauideen jetzt auch immer mehr die Konstruktionsweisen und Produktionsverfahren.

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Weniger Gewicht bedeutet mehr Energieeinsparung – deshalb entwickeln Unternehmen und Forscher immer mehr Leichtbauteile wie diese Getriebewelle.
Weniger Gewicht bedeutet mehr Energieeinsparung – deshalb entwickeln Unternehmen und Forscher immer mehr Leichtbauteile wie diese Getriebewelle.
(Bild: Fraunhofer IWU)

Die EU-Vorgaben für die Automobilindustrie sind klar – und hart: Schon im laufenden Jahr dürfen Autos im Flottendurchschnitt eines Herstellers höchstens 130 g CO2 pro Kilometer ausstoßen, bis zum Jahr 2021 sind es dann 95 g/km. Einer der Schlüssel, um diese Ziele zu erreichen, ist für die Fahrzeughersteller die Gewichtsreduktion. Nachdem über Jahrzehnte die Autos immer sicherer, immer größer, immer komfortabler und damit immer schwerer wurden, ist die gesamte Branche einschließlich der Zulieferer gefordert, den Gewichtstrend umzukehren – ohne Abstriche an Sicherheit und Komfort. So geht der Industrieverband Massivumformung davon aus, dass sich der Anteil an Leichtbauteilen in den Fahrzeugen innerhalb der kommenden zwei Jahrzehnte verdoppeln wird.

Immer mehr Branchen beim Leichtbau dabei

Die ersten Leichtbauansätze gab es schon Mitte der 90er-Jahre. World Auto Steel, die Gruppe der Automobilstahlhersteller im Weltstahlverband, startete Ende 1994 das Projekt Ultralight Steel Auto Body (Ulsab), Ende 1997 folgten die Vorhaben Ultralight Steel Auto Suspension (Ulsas) und Ultralight Steel Auto Closures (Ulsac). Am Anfang konzentrierten sich die Unternehmen beim Leichtbau vor allem auf die Blechumformung und die Fahrzeugkarosserie.

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Mittlerweile gelten die Leichtbaupotenziale durch neuartige Werkstoff- und Verarbeitungskonzepte bei Automobilkarosserien als weitgehend erschlossen, während andere Branchen weiterhin an besseren Werkstoffen arbeiten: So hat MTU Aero Engines zusammen mit Partnern den neuen Leichtbaustoff Titanaluminid (TiAl) entwickelt. Halb Keramik, halb Metall, ist er leicht, kriechfest und hitzebeständig und findet erste Anwendungen im Getriebe-Fan des A 320 Neo von Airbus. Reduzierte Fliehkräfte dank TiAl-Schaufeln und Kraftstoffeinsparung durch den Einsatz sind nur einige wenige Vorteile.

Titanaluminid als Leichtbau-Werkstoff für die Luftfahrt in nur sieben Jahren entwickelt

Die neue, intermetallische Hochtemperaturwerkstoffklasse für hoch belastete Triebwerksbauteile wurde dabei innerhalb von gerade einmal sieben Jahren entwickelt – bisher rechnete man in der Luftfahrt alle 20 Jahre mit dem Erscheinen eines neuen Werkstoffes.

Und die Forschung geht weiter: Die Werkstoffspezialisten arbeiten bereits an einer verbesserten TiAl-Legierung. Ziel ist es, weitere Turbinenstufen aus dem Material zu realisieren. Zum Wohle der Umwelt, denn mit TiAl können Triebwerke gebaut werden, die noch ressourcenschonender, kraftstoffsparender, sauberer und leiser sind als bisherige Modelle. „Dieser Werkstoff wird maßgeblich helfen, Triebwerke noch deutlich leichter zu machen“, ist sich MTU-Technikvorstand Dr. Rainer Martens sicher.

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 Stéphane Itasse

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, MM MaschinenMarkt