Leichtbau

Produkte neu durchdenken – über Grenzen hinaus

Eine wichtige Rolle für den Leichtbau spielt die Digitalisierung – nicht zuletzt, weil die Engineering-Prozesse in der Entwicklungsphase immer komplexer werden. Bild: Leichtbau BW
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Leichtbau macht Teile und Produkte nicht nur leichter, sondern auch besser. Was das konkret heißt, können Interessierte während der Hannover Messe vom 23. bis 27. April vor allem in Halle 5 erleben. Unter dem Dach der Industrial Supply, der internationalen Leitmesse für innovative Zulieferlösungen und Leichtbau, sind jene Unternehmen zu finden, die ihre Expertise im Leichtbau haben. Dazu gehören auch die 16 Aussteller am Gemeinschaftsstand „Leichtbau aus Baden-Württemberg“. Die Unternehmen zeigen innovative Leichtbaulösungen von der Simulation und Optimierung von Entwicklungs- und Produktionsprozessen über Additive Fertigung bis hin zu hybriden Werkstoffen.

„Ein Bauteil oder Produkt leichter machen, Material einsparen, die Herstellungskosten senken und es dabei gleichzeitig verbessern – das geht nur mit Leichtbau“, ist Dr. Wolfgang Seeliger, Geschäftsführer der Leichtbau BW GmbH, die den Stand der Landesagentur gemeinsam mit Baden-Württemberg International organisiert, überzeugt. „Die Stichworte sind hier Multi-Material-Design und Konzeptleichtbau, der es ermöglicht, ein Bauteil komplett neu zu denken“. Durch moderne Herstellungsverfahren wie die additive Fertigung eröffneten sich zudem Möglichkeiten, Teile zu produzieren, die man mit klassischen Methoden nicht herstellen könne.

Eine wichtige Rolle für den Leichtbau spielt dabei die Digitalisierung – nicht zuletzt, weil die Engineering-Prozesse in der Entwicklungsphase immer komplexer werden. „Da wir besonders im Leichtbau an die Grenzen des Materials und der Struktur gehen, müssen wir immer wieder virtuell testen und ausprobieren, ob die Teile wirklich halten, um das Testergebnis wieder zurück in den ursprünglichen Konstruktionsprozess einfließen zu lassen“, erläutert Seeliger. Um während der Produktentwicklungsphase alle Leichtbau-Potenziale auch wirklich auszuschöpfen und das Produkt Schritt für Schritt verbessern zu können, seien mehrere Feedbackschleifen notwendig. Die Digitalisierung mache im Leichtbau vieles überhaupt erst möglich. Dafür sei aber eine durchgängige Datenkommunikation entlang der gesamten Wertschöpfungskette notwendig. Wenn man die Entwicklungszyklen und somit die time-to-market drastisch verkürzen könne, sei das ein enormer Wettbewerbsvorteil.

Leichtbau enorm beschleunigen

Das Startup Cassini Systems Europe GmbH hat sich das Thema Digitalisierung auf die Fahnen geschrieben und stellt in Hannover ein webbasiertes System zur vernetzten Produktentstehung und -steuerung vor, über das Entwickler und Hersteller effizient zusammenarbeiten können. Da alle Prozesse digitalisiert ablaufen, lässt sich die Entwicklungszeit enorm verkürzen. Qualität und Nachvollziehbarkeit werden über ein versioniertes Datenmanagement und eine Single-Source-Datenablage sichergestellt.

Leichte Kernmaterialien sind immer mehr gefragt. Die Gaugler & Lutz oHG zeigt auf der Hannover Messe unter anderem ein ultraleichtes Solarpanel von Opes Solutions, in welchem der Hartschaumstoff AIREX PET-Schaum T90 eingesetzt wurde, der sich durch eine hohe Druckfestigkeit sowie hohe Temperaturbeständigkeit auszeichnet.

Gewichtseinsparung wird immer wichtiger

Der einfachste Weg zur Gewichtseinsparung führt über die Materialsubstitution. Die Grieshaber GmbH & Co. hat sich auf die Zerspanung des Leichtbau-Materials Aluminium spezialisiert, das etwa für die Herstellung von Präzisionsteilen für mobile Anwendungen im Automotive- oder Freizeit-Bereich benötigt wird. Bei Nutzfahrzeugen wird Gewichtseinsparung auch immer wichtiger. Bei der Leiber Group GmbH & Co. KG ist ein optimierter Lkw-Luftbalgträger zu sehen. Das in Aluminium geschmiedete Bauteil ist um 50 Prozent leichter als sein Vorgänger – was das Gewicht der Flotte verringert und damit die Trailer-Nutzlast erhöht.

Selbst bei kleinen Bauteilen lohnt sich der Blick auf das Gewicht, denn in Summe machen sie aufgrund ihrer häufigen Verwendung durchaus einen Anteil am Gesamtgewicht aus. Die Werner Bauser GmbH zeigt Kunststoffzahnräder und Verzahnungsteile, mit denen sich im Vergleich zu Teilen aus Metall bis zu 40 Prozent des Gewichts einsparen und zudem auch die Geräuschentwicklung eines Getriebes reduzieren lassen. Die Weippert Kunststofftechnik GmbH hat ihre Produktpalette an Schrauben, Unterlegscheiben und Muttern aus Kunststoff erweitert. Gegenüber Stahlschrauben lässt sich eine Gewichtsersparnis von rund 70 Prozent erzielen.

Oberflächen bearbeiten und veredeln

Dem Werkstoff Magnesium hat sich die C&C Bark Metall-Druckguss und Formenbau GmbH verschrieben. Das Unternehmen stellt etwa eine Leichtbaulösung für Optikanwendungen vor: Das Monokulargehäuse wurde komplett aus Magnesium gegossen und anschließend bearbeitet sowie beschichtet. Dank Magnesium lässt sich das Gehäuse dünnwandig, aber gleichzeitig stabil produzieren.

Beim hybriden Leichtbau ist durch die Kombination verschiedener Werkstoffe die Beschaffenheit von Oberflächen ein wichtiges Thema. Die ELB – Eloxalwerk Ludwigsburg Helmut Zerrer GmbH stellt unter anderem mit der „Mg-Ultraceramic“ eine nanokeramische Veredelung von Magnesium-Oberflächen für extreme Anforderungen vor, die eine Steigerung der Eigenhärte bei hoher Flexibilität der Schicht bietet. Durch die atomare Haftung und den vollständigen Kantenumschluss ist eine sehr hohe Korrosionsbeständigkeit gegeben, die Magnesiumbauteile langfristig schützt. Die photochemische Ätztechnik der Micrometal GmbH ermöglicht die Fertigung hochpräziser und hochkomplexer Metallstrukturen. Das spezielle Ätzverfahren ermöglicht die Einhaltung von Toleranzen im einstelligen Mikrometer-Bereich.

Hybride Kombination aus Freiformschneiden und selektivem Laserschmelzen

Die Rosswag GmbH zeigt, wie sich dank der hybriden Kombination aus Freiformschmieden und selektivem Laserschmelzen vollkommen neue Produkte herstellen lassen: Im ersten Schritt stellt Rosswag Engineering massive Bauteilbereiche, mit einem großen Anteil an Materialvolumen, konturnah durch einen Freiformschmiedevorgang her. Auf dem geschmiedeten Rohteil wird anschließend in der SLM-Anlage additiv aufgebaut, wodurch sich komplexe Strukturen ergänzen lassen.

Endlosfaserverstärkte Spiralgewebe aus Carbonfasern, die etwa für die Herstellung von Rotoren von Elektromotoren oder Ceramic-Bremsscheiben verwendet werden können, präsentiert die Gustav Gerster GmbH & Co. KG. Im Gegensatz zu Metallscheiben ist bei den Spiralgeweben keine Korrosion zu befürchten und die Teile sind leichter als Stahl- oder Aluminiumscheiben. Die automatisierte und roboterunterstützte Flechttechnologie der Burgmann Packings Group GmbH bietet ein umfangreiches Angebot an Konstruktionsmöglichkeiten, um faserverstärkte Verbundbauteile nach Kundenspezifikation zu fertigen. So lassen sich dank Automatisierung komplexe 3D-Geometrien, Krümmungen und Biegeradien optimal abdecken. Dank präziser Ausrichtung der Fasern wird eine ideale Kraftaufnahme und -verteilung erzielt. (ig)

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