Industrieanzeiger 09/10.2019

technik & wissen
Leichtbau in doppelter Weise Ressourcen
schone, „bivalent“ – einmal in der Produk -
tions- und dann in der Nutzungsphase.
„Durch den konsequenten Einsatz von
Leichtbauweisen kann das Gewicht aller
beweglichen Teile in Deutschland um durchschnittlich
mindestens zehn Prozent reduziert
werden“, sagt er und fügt hinzu: „Allein
mit dieser geringen Gewichtseinsparung
würden wir jährlich 100 Millionen Tonnen
weniger CO 2 produzieren – und das nur in
Deutschland.“
Als weiteres Beispiel für den Leichtbau
führt er neben dem Hybridrad-Konzept
gerne eine Rücksitz-Durchlade ins Feld. Sie
2017 preis. Als Anschauungsmodell diente
ein Durchlade-Prototyp für den Audi Q7: In
Kooperation mit der TU Chemnitz nutzte
das IWS einen Pulslaser, um Teile der Polymermatrix
im faserverstärkten Organoblech
selektiv abzutragen und so die Haftung
beim Anspritzen der Verstärkungsrippen zu
verbessern. Die Haftfestigkeit stieg dadurch
von 0,73 MPa auf 3,95 MPa.
Mit dem Abschluss des Merge-Projekts
am 31. Dezember 2018 verschob die
Wissenschaft ihren Forschungs-Fokus. Kroll
zielt nun mehr auf den Einsatz von Natur -
fasern und Biopolymeren in Halbzeugen
und Organoblechen, wie beispielsweie bio-
lagen aus Carbonfaser-verstärktem Polyamid
zu liegen – zunächst mit 60%igem CF-
Anteil (CFK60-PA6), dann außen beidseitig
mit 70%igem-CF-Anteil (GFK70-PA6). Zusätzlich
werden Lasteinleitungs-Fasereinsätze
in der äußeren Decklage eingebracht.
Prof. Lothar Kroll leitet auch die
Entwicklung multifunktionaler Leichtbau-
Produkte und ihrer Herstellprozesse im
Bundesexzellenzcluster Merge. Seine Aufgabe
sieht er unter anderem darin, großserientaugliche
Basistechnologien aus den Bereichen
Kunststoff, Metall, Textil und Smart
Systems zusammen zu bringen und zu fusionieren.
Er weist darauf hin, dass der hybride
Das hybride Radiallaufrad ist halb so
schwer als Metallvarianten. Da Radiallaufräder
vielfältig in der Prozesstechnik
eingesetzt werden, führen reduzierte
Massen zu großen Energieeinsparungen
in der Industrie. Bilder: ILK/TUD, Piller
Blowers & Compressors
Alu-Schaum im Leichtbaurad
Eine ganz andere Radlösung präsentiert die
Professur für Strukturleichtbau- und Kunststoffverarbeitung
an der TU Chemnitz von
Prof. Lothar Kroll – ein Automobil-Leichtbaurad
aus Aluminium mit einem Felgenstern
in Hybridleichtbauweise. Die Hybridfelge
wiegt nur 3,02 kg – halb so viel wie
eine Vollaluminiumfelge mit 6,03 kg Masse
und anteilsmäßig noch weniger im Vergleich
zu einer Stahlfelge mit 7,9 kg.
Während der Innen- und der Außenflansch
aus Aluminium sind, besteht der Felgenstern
aus einem Aluminiumschaumkern.
Darauf kommen Lastpfad-orientierte Deckbesteht
aus einem gepressten Organoblech
(Thermoplast mit Glasfasergewebe-Verstärkung)
und verfügt über eingebaute Sensoren.
Diese Sensoren wurden zusammen mit
thermoplastischen Verstärkungsrippen und
weiteren Funktionselementen durch Spritzgießen
ins Bauteil integriert. Die Durchlade
wird in Serien für den Audi Q5 produziert.
Nach Worten von Kroll spart sie 50 % des
Gewichts einer konventionellen Audi-
Durchlade ein (1,84 kg statt 3,85 kg) und
reduziert die Gesamtkosten um 30 %.
Einige Details, wie eine solche Komponente
gefertigt wird, gab das Fraunhofer
IWS bereits auf der Composites Europe
basierte thermoplastische Polymere BioPE
und BioPA.
Ein Beispiel für solche Ansätze bietet das
elektrisch angetriebene „Chemnitz Car
Concept“ (CCC). Den Systemdemonstrator
für das CCC hat das ILK-TUD mit Volkswagen
im Projekt „Merge up!“ entwickelt.
Dafür wurden Echtholz-Furniere mit Biothermoplasten
zu einer Art Hybridlaminat-
„Prepreg“ verarbeitet. Nach der Umformung
kommt das Material an unterschied -
lichen Stellen des Chemnitz Cars zum Einsatz.
Zum einen wird es an der Türaußenseite
angebracht. Zum anderen entsteht daraus
eine Mittelkonsole mit integrierten Druckund
Beschleunigungssensoren – und wird
dazu durch Aluminium, Kunststofffolie mit
Piezokeramikpartikeln sowie Carbon-
Nanoröhrchen (CNT) funktionalisiert.
Hybride Quer- und Längslenker
Das CCC umfasst weitere Leichtbau-
Komponenten, bei denen der hybride
Ansatz teils auf die Spitze getrieben wurde.
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