Die Zukunft gehört dem intelligenten Materialmix

20.05.2016 | id:13463739

Frankfurt, 19. Mai 2016 - 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 Prozent 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 einer Interview-Reihe lässt der VDMA einige Exponenten des Leichtbaus zu Wort kommen. 

Interview mit Nicolas Beyl, Geschäftsführer der KraussMaffei Technologies GmbH und President des Segments Reaktionstechnik der KraussMaffei Gruppe und Mitglied im Vorstand der Arbeitsgemeinschaft Hybride Leichtbau Technologien

Wird CFK angesichts seiner überragenden Vorteile über kurz oder lang nicht alle anderen Materialien ablösen?

Nicolas Beyl: Gerade im Automobil wird es auch in Zukunft einen Materialmix geben. Je nach spezifischem Anwendungsfall wird man CFK nehmen, glasfaserverstärkte Kunststoffe oder auch Aluminium oder hochfeste Stähle. Nehmen wir eine B-Säule: Ich kann mir gut vorstellen, dass sie in Zukunft mit faserverstärktem Kunststoff realisiert wird. Die B-Säule muss hochbelastbar sein und hohen Crash-Anforderungen genügen. Der große Vorteil einer Faserverbundstruktur ist ja neben der hohen Steifigkeit zum Gewicht auch eine hohe Energieabsorption im Falle eines Crashs. In anderen Bereichen, etwa bei den Sitzschalen im Rücksitz, da wird man die Teile eher im Nasspressverfahren, dem so genannten Wetmolding, aus Carbonvliesen herstellen, so dass man günstigeres Recycling-Material einsetzen kann. Die Zukunft gehört dem intelligenten Materialmix von duroplastischen und thermoplastischen Kunststoffen, Faserverbundstoffen und Metallen.

Wie entwickelt sich solch ein Materialmix?

Beyl: Die Entwicklung lässt sich sehr schön bei Audi sehen, In den 1990-er Jahren hat Audi die erste Vollaluminiumkarosserie auf den Markt gebracht im Audi A8. Damals gab es viele kritische Stimmen. In der extremen Form hat sich die Vollaluminiumkarosserie auch nicht durchgesetzt. Aber es hat bewirkt, dass immer mehr Teile im Auto, beispielsweise Motorhauben, Kotflügel, teilweise auch Türbleche in Aluminium realisiert werden. Ähnlich sehe ich das jetzt auch im Materialmix mit den faserverstärkten Kunststoffen. Es werden sich Bereiche im Auto etablieren, wo die faserverstärkten Kunststoffe dominant sind, andere Bereiche, wo eher Aluminium oder Stahl dominant sein werden.

Carbonfasern sind sehr teuer. Was kann man tun, die CFK-Kosten zu verringern?

Beyl: Die Materialkosten selbst sind hoch, aber auch die Prozesskosten. Heute ist die  Herstellung eines CFK-Bauteils noch aufwändig, weil sie noch relativ stark manuell geprägt ist. Hier sind wir als Maschinenhersteller gefragt, diesen Prozess weiter zu automatisieren und weiter zu simplifizieren, so dass er so effizient wie möglich abläuft. Auch die Kosten der Nachbearbeitung müssen wir senken. Heute müssen die Teile noch gefräst werden, wenn sie aus der Presse kommen, und die Oberfläche muss lackierfähig gemacht werden. Wir bieten aber schon Prozesse an, bei denen die Oberflächenbehandlung bereits im Werkzeug passiert, so dass es anschließend sofort lackiert werden kann.

Wie lange wird es dauern, bis die Kosten für ein CFK-Bauteil sinken?

Beyl: In 5 bis 7 Jahren sollte es möglich sein, die Kosten zu halbieren. Die Kostenfrage bei CFK ist auch ein Henne-Ei-Problem. Effizient kann man die Kosten nur bei großen Stückzahlen verringern. Große Stückzahlen bekommt man aber erst, wenn der Prozess kosteneffizient abläuft. Soviel ist sicher: Einer muss damit anfangen.

Prozesskosten sind auch Energiekosten. Wie sieht die Energiebilanz insgesamt beim Auto aus?

Beyl: Es gibt verschiedene Studien zum Energieverbrauch für die Produktion von Stahl, Aluminium versus faserverstärkten Kunststoffteile. Letztendlich lese ich da heraus, dass wir auf einem ähnlichen Niveau sind, was die Energiekosten für die Produktion angeht. Die Produktion von Stahl und Aluminium benötigt auch viel Energie. Auch diese Materialien müssen erst aufgeschmolzen werden. Bei der Herstellung von Carbonfaserteilen benötigt man Energie in erster Linie bei der Produktion der Fasern. Die Produktion der Teile selbst mit den Fasergelegen und der Injektion des Harzes braucht relativ wenig Energie. Der größte Posten ist die Wärmeenergie, um die Werkzeuge aufzuheizen. Ansonsten ist dieser Prozess relativ energieeffizient. Momentan lässt sich in der CO2-Bilanz noch kein deutlicher Vorteil gegenüber konventionellen Werkstoffen herausarbeiten, aber mit weiterer Fortentwicklung des Prozesses bin ich sehr zuversichtlich, dass wir eine positive Energiebilanz realisieren können. Das heißt, dass man über den Gesamtlebenszyklus des Autos insgesamt weniger Energie verbraucht, also mit Produktion plus Betrieb des Autos weniger Energie verbraucht, als beispielsweise mit vergleichbaren Stahlteilen.

Inwieweit fördert Leichtbau die Nachhaltigkeit?

Beyl: Leichtbau ist per se nachhaltig, denn dadurch wird letztendlich Energie eingespart und die CO2-Emissionen werden gesenkt. Genau das ist Sinn und Zweck von Nachhaltigkeit:  unsere Erde den nachfolgenden Generationen so oder besser zu übergeben. Der aktuell niedrige Preis für Benzin und andere Treibstoffe  lässt für manchen diese Notwendigkeit in den Hintergrund treten. Aber das ist nur vorübergehend. Wir dürfen uns nichts vormachen. Mittelfristig wird der Spritpreis wieder steigen und dann steht auch das Thema Energiekosten wieder im Vordergrund. Und ganz generell gilt: Unsere fossilen Energieressourcen sind nun einmal endlich.

Welchen Stellenwert hat Leichtbau bei KraussMaffei?

Beyl: Das wird immer wichtiger, denn  in den letzten Jahren ist Kunststoff im Automobil immer stärker gewachsen. Wir sind heute an einem Punkt angekommen, wo die Kunststoff-Penetration schon einen gewissen Anteil erreicht hat. Durch das Thema Leichtbau sehen wir noch einmal deutliche Wachstumsimpulse für den Einsatz von Kunststoffen und damit auch für den Einsatz unserer Kunststoffmaschinen und Kunststofftechnologie.

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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 180 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.

Bildquelle : KraussMaffei Technologies GmbH

Begemann, Walter
Begemann, Walter
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