Der Konstrukteur 10 2021

3D-DRUCK
LEICHTBAU FÜR
DEN KLIMASCHUTZ
Die Folgen der Klimakrise werden immer
spürbarer. Um wertvolle Ressourcen zu sparen
und CO 2
-Emissionen zu reduzieren, ist die
Mithilfe der Industrie gefragt. Verlässliche
Unterstützung auf ihrem Weg zur nachhaltigen
Produktgestaltung bietet Unternehmen die
Konstruktionsphilosophie des Leichtbaus.
SPECIAL
Die sich häufenden Wetterextremereignisse wie Hitzewellen
oder Starkregen der letzten Zeit sprechen für
sich. Hinzu kommen die alarmierenden Ergebnisse des
jüngsten Berichts des Weltklimarats (Intergovernmental
Panel on Climate Change, IPCC): Bei derzeitiger Entwicklung
drohe bereits 2030 – zehn Jahre früher als bislang angenommen –
eine Erderwärmung um 1,5 °C. Nur eine strenge Begrenzung der
globalen Treibhausgas-Emissionen kann diesem Trend entgegensteuern.
Doch hier ist auch das Engagement der Industrie gefragt
– nicht nur aufgrund der gesamtgesellschaftlichen Aufgabe
des Klimaschutzes, sondern auch in Hinblick auf den Erhalt der
eigenen Wettbewerbsfähigkeit. Denn: Eine CO 2
-neutrale Lieferkette
etabliert sich zunehmend als Kundenanforderung.
Leichtbau ist mehr als nur die Substitution von Werkstoffen.
Es geht vielmehr darum, Produkte völlig neu zu denken und
konventionelle Methoden des Engineerings zu hinterfragen. Mit
intelligentem Design, der Nutzung neuer Technologien, optimierten
Prozessen und digitalen Wertschöpfungsketten lassen
sich so nicht nur Zeit und Kosten, sondern auch wertvolle Ressourcen
sparen und CO 2
-Emissionen reduzieren.
LEICHTBAU ALS INNOVATIONSTREIBER
FÜR DEN KLIMASCHUTZ
Egal ob im klassischen Bauwesen, im Maschinenbau, in der Automobilbranche
oder im Luft- und Raumfahrtsektor – durch die
frühzeitliche, ganzheitliche Betrachtung der Anforderungen über
den gesamten Produktlebenszyklus (Produktion, Transport, Nutzung,
Weiterverwertung) können durch Leichtbau Ressourcen
ohne zusätzliche Kosten gespart werden. Es ergeben sich vielfältige
Handlungsfelder, zum Beispiel:
■ Leichtbau in der Produktentwicklung: Unter anderem können
Topologie-Optimierungen oder eine Funktionsintegration in
Dr. Wolfgang Seeliger, Geschäftsführer, Leichtbau BW GmbH, Stuttgart
01
01 Durch eine
Topologie-Optimierung
des Nadelbettenträgers
einer Flachstrickmaschine
konnten rund ein Drittel
Material sowie 30 % CO 2
pro Jahr eingespart werden
der Konstruktionsphase zur Ressourceneffizienz und -einsparung
beitragen
■ Leichtbau in der Fertigung: Die additive Fertigung von Bauteilen
und intelligente Verarbeitungstechnologien können das
Entstehen von überschüssigem Abfall-Material vermeiden
■ Leichtbau beim Gebäude- und Brückenbau: Aus dem Einsatz
materialminimierter Leichtbaustrukturen sowie Carbon- und
Gradientenbeton können Zement- und Stahleinsparungen
resultieren
■ Leichtbau im Transport: Eine Reduzierung des Materialeinsatzes
verringert den Energieverbrauch im Transport und im
Handling
Prägend für den Maschinenbau, insbesondere im Bereich Werkzeug-
und Verarbeitungsmaschinen, ist ein hoher Wettbewerbsdruck,
der nach immer besseren und gleichzeitig preiswerteren
Produkten verlangt. Zwei Wege sind denkbar, um die Produktivität
zu steigern und Emissionen zu vermeiden: Material und damit
indirekt auch CO 2
bei der Herstellung der Maschine einzusparen
und/oder durch Optimierungen weniger Energie beim Betrieb
der Maschine zu verbrauchen, wenn bewegte Teile leichter
werden. Diese Ausgangssituation prädestiniert den Leichtbau als
Lösungsansatz mit großen Umsatz- und Kostensenkungspotenzialen
– bei gleichzeitigem Ressourcenschutz.
BUSINESS-CASES AUS DEM MASCHINENBAU
Einige Maschinenbau-Unternehmen setzen Leichtbau bereits
heute erfolgreich in der Praxis um. Ihre zunächst anfallenden
Entwicklungskosten amortisierten sich innerhalb kürzester Zeit.
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