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15.04.2021 | Leichtbau | Im Fokus | Onlineartikel

"Ein ideales Momentum für den Leichtbau"

Autor:
Thomas Siebel
5 Min. Lesedauer

Laut Peter Altmaier ist die Zeit für neue Leichtbautechnologien besonders günstig. Auf dem 2. Lightweighting Summit auf der Hannover Messe lassen Experten aber auch wissen, woran Leichtbau oftmals scheitert.

Der Bundesminister für Wirtschaft und Energie, Peter Altmaier, spornt die Leichtbaubranche an: "Ihre Technologien werden für das Gelingen von Klimaschutz und Nachhaltigkeit von entscheidender Bedeutung sein", ließ er die Teilnehmer des 2. Lightweighting Summit auf der Hannover Messe wissen, und mehr noch: "Wir befinden uns in einem Window of Oportunity mit einem idealen Momentum für den Leichtbau." Neben der bekannten Tatsache, dass sich durch Leichtbau Ressourcen und Energie einsparen lassen, ist es vor allem eine weltpolitische Konstellation, die Altmaier zu seiner optimistischen Einschätzung führt: Die USA engagieren sich wieder im Klimaschutz, während neben der EU auch das Vereinigte Königreich, Japan und Südkorea bis 2050 klimaneutral werden wollen. China will bis 2060 nachziehen.

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Problemstruktur des Leichtbaus

Wie bereits herausgestellt, kann Leichtbau kein Selbstzweck nur des Fortschritts halber sein. Aufwand und Nutzen müssen stets in einem wirtschaftlichen Verhältnis zueinanderstehen, sodass Leichtbaumaßnahmen lohnend erscheinen.

Leichtbau werde damit zum internationalen Gamechanger, durch den allein im deutschen Maschinenbau jährlich 1,5 Millionen Tonnen Stahl und damit 2 Millionen Tonnen CO2 eingespart werden könnten. "Leichtbau ist eine wichtige Säule, um wirtschaftliches Wachstum mit Klimaschutz zu verbinden", so Altmaier. Mit der Anfang 2020 eingeführten Leichtbaustrategie und dem Aufbau eines europaweiten Leichtbaunetzwerks will das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie die Branche weiter unterstützen und den "Leichtbau kraftvoll ausweiten".

Industrie, Wissenschaft und Politik müssen kooperieren

Den Querschnittscharakter des Leichtbaus über Branchen- und auch Institutionengrenzen hinweg unterstreicht anschließend Richard Johansson, technischer Leiter bei Volvo. Bis 2025 will das Unternehmen die Lebenszyklusemissionen seiner Fahrzeuge um 40 % gegenüber dem Jahr 2018 senken und ab 2030 nur noch vollelektrische Autos in den Markt einführen, und "das können wir nicht allein schaffen". Johannson weiter: "Trotz vieler interner Expertise hängen wir von externen Arbeiten und Kooperationen mit Forschungseinrichtungen und Hochschulen ab. Außerdem arbeiten wir eng mit der Regierung und Ministerien zusammen, um gemeinsam diese Ziele umzusetzen."

Auch Robert Machtlinger, Geschäftsführer des Luftfahrtzulieferers FACC, unterstreicht die Rolle der Politik als Impulsgeber für den Leichtbau: "Ich bin überzeugt, dass die Umsetzung des Green Deals zu  mehr Forschung und Entwicklung und innovativen Technologien in der industriellen Anwendung führt." Am Beispiel der Luftfahrt verdeutlicht er das Potenzial neuer Leichtbautechnologien: "Würden wir heute nur noch mit Flugzeugen fliegen, die nicht älter als zehn Jahre sind, würden wir 20 % weniger CO2 verursachen." Der Leichtbau habe daran einen wesentlichen Anteil.

Leichtbau im Automobilbau und Luftfahrt

Zukünftige Flugzeuge würde dabei noch leichter werden als der ohnehin schon leichte A350, ergänzte Markus Kremers, CTO bei Airborne. Entscheidend dafür sei aber, dass die Verarbeitung der sensiblen Materialien zu Faserverbundbauteilen noch stärker automatisiert würde, etwa mittels intelligenter Algorithmen, die Fertigungsmaschinen adaptiv an Leichtbauweisen anpassen lassen. So könnten auch Fertigungsprozesse mit hoher Druck- oder Geschwindigkeitssensibilität zuverlässig maschinell ausgeführt werden, die bislang der manuellen Verarbeitung vorbehalten sind.

Im Automobil-, und besonders auch im Luftfahrzeugbau ist Leichtbau ein wichtiges Entwicklungsziel. "Leichtbau ist eine wesentliche Säule unserer CO2-Strategie", bestätigte Jürgen Wesemann, Manager der Ford-Werke, auch weil leichtere Bauweisen zu reduziertem Verschleiß von Reifen oder Bremsen beitrügen und sich Nutzlasten steigern ließen. Höhere Nutzlasten sind auch im Hubschrauberbau die Hauptmotivation für Leichtbau, wie Hans Bartosch, Geschäftsführer für Forschung und Entwicklung bei Airbus Helicopters, erläutert. Zudem müsse man bei der Entwicklung des Investitionsguts Hubschrauber auch langfristig denken und beispielsweise auch mögliche Treibstoffpreise im Jahr 2050 berücksichtigen.

Werkstoffe mit Zukunft

Bartosch rechnet damit, dass Airbus auch in 40 Jahren noch weitgehend die gleichen Materialien verwenden werde wie heute, unter anderem also Stahl, Aluminium, Titan und CFK. CFK könnte allerdings noch vielfache Verbesserungen erfahren, beispielsweise Matrixmaterialien mit höherer Bruchdehnung oder die weitere Qualifizierung von Thermoplasten als Matrixwerkstoff.

Axel Förderreuther vom Alumiumverarbeiter und -recycler Novelis glaubt allerdings nicht, dass der Markt für CFK ungebremst weiter wächst, solange Fragen des Recyclings und der Wiederverwendung nicht geklärt sind. Zugleich verweist er auf die hohe Recyclingquote von Aluminium und darauf, dass Dreiviertel des jemals produzierten Aluminiums heute noch im Einsatz sei. Mit einem effizienteren Recyclingsystem ließe sich die Quote noch deutlich steigern. Der Einschätzung hinsichtlich CFK widerspricht Ralph Hufschmied vom gleichnamigen Zerspanungssystemhersteller und verweist seinerseits darauf, dass bereits zahlreiche Recyclingkonzepte für Faserverbundwerkstoffe verfügbar seien. Zudem könnten Fasern für Verbundwerkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden, was die CO2-Bilanz nochmal verbessere – nur sei es eben wichtig, dass diese Verfahren auch mal ein Upskaling erführen und den Weg aus der Forschung in die Praxis fänden.

Gefragt nach der Leichtbauförderung auf EU-Ebene nannte Gwenole Cozigou, Leiter Konstruktion und Mobilität bei der Europäischen Kommission, die Möglichkeiten des Binnenmarkts und das Forschungsprogramm Horizon Europe, das Fördermittel in Höhe von 95 Milliarden Euro bereithält, unter anderem für leichtbaubezogene Forschung. Zwar gebe es seitens der EU keine ausgewiesene Leichtbaupolitik, im Zusammenhang mit Arbeiten zur Minderung des CO2-Ausstoßes oder des ökologischen Fußabdrucks von Produkten sei Leichtbau aber immer mitberücksichtigt.

Wo Leichtbau an Hürden stößt

In der Podiumsdiskussion wurde jedoch auch deutlich, dass Fortschritte im Leichtbau oftmals nur in kleinen Schritten erfolgen können. "Leichtbau muss wirtschaftlich sein", stellte Jürgen Wesemann klar und erläuterte, dass neue Technologien nur dann eine Chance haben, wenn sie ohne Weiteres in den Designprozess einbezogen werden können und fertigungs- und produktgerecht sind.

Axel Förderreuther spricht von "immer wieder enormen Beharrungskräften in der Automobilproduktion", sobald die Frage ansteht, ob Aluminium in den Presswerken eingeführt werden soll. Der Leichtbau im Hubschrauberbau wird insbesondere auch durch die restriktive Zulassung neuer Werkstoffe, Prozesse oder Methoden für die Luftfahrt ausgebremst, wie Hans Bartosch ausführt, "wir würden gern leichter bauen". Allerdings stünden auch die geringen Stückzahlen von bestenfalls 100 produzierten Luftfahrzeugen pro Jahr aufwendigeren Bauweisen im Weg. Umso wichtiger sei es, dass Leichtbauentwicklungen für Luftfahrtgeräte unternehmens- und länderübergreifend angegangen werden.

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