Hoch im Kurs: Leichtbau ist eines der Zukunftsthemen schlechthin und geht heute weit über Carbonfasern hinaus. Mit dem Lightweight Future Day 2019 brachte Engel Austria im Mai Spezialisten aus den unterschiedlichsten Bereichen zusammen um über spannende Entwicklungen und die Trends der Zukunft zu diskutieren. Mehr als 130 Teilnehmer folgten der Einladung ins oberösterreichische Schwertberg. Informative Vorträge, Wissensaustausch und Zukunftsvisionen standen im Zentrum der Veranstaltung.
Hochkarätige Experten, neue Herausforderungen, aussagekräftige Argumente und rege Diskussionen - genauso vielfältig wie die Anwendungsbereiche von Leichtbau sind, war auch der Lightweight Future Day. Leichtbau ist eines der großen Themen der Zukunft. Das große Interesse an der Veranstaltung spiegelt diesen Trend deutlich wider. Die Teilnehmer kamen aus den unterschiedlichsten Bereichen, von der Automobil- und Automobilzulieferindustrie, der Luftfahrtindustrie und Baubranche bis hin zu Bildungs- und Forschungseinrichtungen oder aus dem Ingenieurwesen.
Im Fokus standen sowohl bereits etablierte Technologien als auch Lösungen für die Zukunft.
Funktionsintegration und Materialmix treiben Leichtbau an
Um die Herausforderungen der Zukunft, zum Beispiel die Senkung der CO2-Emmissionen, zu meistern, ist der Leichtbau ein wichtiger Enabler, waren sich die Teilnehmer vom Lightweight Future Day einig. So auch Dr. Umut Çakmak, Geschäftsführer der Plastics Innovation GmbH und Wissenschaftler am Institut für Polymer Product Engineering an der Johannes Kepler Universität in Linz: ''Denken wir Effizienz und Ökobilanz der Bauteile von Anfang an mit, betrifft das nicht nur die Materialeigenschaften, sondern auch den Energiebedarf. Spannend ist in diesem Zusammenhang vor allem die steigende Bedeutung von thermoplastischen Strukturbauteilen und deren Potenzial, mittels Funktionsintegration effizient in Serie produzieren zu können. Zusätzlich geht der Trend im Produkt-Engineering in Richtung Hybridisierung und lastgerechte Bauteilauslegung, das heißt die Materialien werden dort eingesetzt, wo sie wirklich ihre Stärken ausspielen können.''
Während des gesamten Veranstaltungstages kam dem Composite-Leichtbau auf Basis von Thermoplasten eine herausragende Bedeutung zu. Flugzeugzulieferer Premium Aerotec konzentriert sich ebenfalls verstärkt auf die thermoplastische Verarbeitung, wie Referent Dr. Christoph Stehncken, Head of R&T Composites bei Premium Aerotec verdeutlicht: ''Wir haben bei Faserverbundwerkstoffen lange Zeit mit Duroplasten gearbeitet, derartige Teile finden wir beispielsweise im Airbus A350. Im Moment gehen viele Forschungsanstrengungen in die Richtung, Thermoplaste für Composites einzusetzen.'' Abgesehen vom geringeren Gewicht sind insbesondere die Kosten ein entscheidender Faktor. Ersetzt man zum Beispiel Aluminium durch thermoplastische Bauteile, könne man bei einer Druckkalotte für den Airbus A320 die Bauteilanzahl von 149 auf 40 reduzieren, wie erste Studien zeigten. Dadurch würden die Montagezeit und in weiterer Folge die Kosten erheblich gesenkt. ''Ob Thermoplaste in der Serie für den Flugzeugbau wirklich eine große Rolle spielen werden, ist sicherlich noch offen, aber meines Erachtens geht der große Trend genau in diese Richtung, eben auch für Primärstrukturen'', so Stehncken weiter.
Funktionsintegration ist ein zentrales Thema, weshalb die Nachfrage nach thermoplastbasierten Technologien ansteigt. ''Bei KTM-Technologies gehen unsere Forschungsanstrengungen momentan verstärkt in Richtung Funktionalisierung und Hybridisierung, da nicht mehr rein Composites im Fokus stehen, sondern die Verbindung mit weiteren Materialien'', erklärt Maja Labentz, MSc, Sales und Account Manager bei KTM-Technologies. ''In den Vorträgen war zum Beispiel Hinterspritzen ein Thema. Wir machen das nicht nur auf Thermoplast-Basis, sondern auch mit Duroplast-Thermoplast-Verbindungen. Man merkt, dass hier alle in eine ähnliche Richtung ziehen.''
Prozesse optimieren und Stoffkreisläufe schließen
Ein weiterer Vorteil von durchgehend thermoplastbasierten Lösungen im Composite-Leichtbau ist, dass sie den Aufbau einer Kreislaufwirtschaft unterstützen. Während duroplastbasierte Faserverbundmaterialen nur sehr eingeschränkt recycelt werden können, lassen sich Composite-Materialen aus Thermoplasten gut recyclen und tragen dazu bei, Stoffkreisläufe zu schließen. Bei Design for Recycling denkt man den späteren Recyclingprozess bereits beim Produktdesign mit. Das Engel organomelt Verfahren leistet einen wichtigen Beitrag für nachhaltige, effiziente Prozesse entlang der gesamten Wertschöpfungskette und ist erfolgreich im Einsatz. ''Seit dem Start der ersten Serienanwendungen von Engel organomelt steigt die Nachfrage sowohl aus der Automobilindustrie als auch dem Flugzeugbau kontinuierlich an'', erklärt Dr. Norbert Müller, Leiter des Engel Technologiezentrums für Leichtbau Composites, der beim Lightweight Future Day durch das Programm führte. ''Gleichzeitig wird auf mehreren Ebenen weitergeforscht, um das Potenzial der neuen Materialien und Verfahren immer besser auszuschöpfen.''
Dr. Norbert Müller, Leiter des Engel Technologiezentrums für Leichtbau Composites, führte durch das abwechslungsreiche Programm mit Vorträgen von renommierten Experten aus unterschiedlichen Branchen.
Im Engel organomelt Verfahren werden thermoplastische Faserverbund-Halbzeuge wie Organobleche und UD-Tapes umgeformt und funktionalisiert. Komponenten, wie zum Beispiel Versteifungsrippen oder Montageelemente, lassen sich unmittelbar nach dem Umformen mit einem Thermoplast aus der Werkstoffgruppe des Matrixmaterials anspritzen. Dies ermöglicht einen hochintegrierten und völlig automatisierten Fertigungsprozess - gleichzeitig vereinfacht das Verfahren eben das Recycling der Bauteile am Ende ihrer Nutzungsdauer. In Serie werden Organobleche unter anderem beispielsweise bereits bei Front Ends, Bremspedalen und Türmodulen eingesetzt.
Synergieeffekte nutzen
Der Lightweight Future Day beschäftigte sich nicht nur mit bereits etablierten Anwendungen, sondern gab auch einen visionären Ausblick in die Zukunft. Mit dem Prototyp eines mobilen Fertigungsroboters für Fiber Placement zog das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt alle Blicke auf sich. Der selbstfahrende, faserlegende Roboter - als Vorbild diente ein Rasenmähroboter - bietet Potenzial für großflächige Faserverbundflächen, wie Segel und Gebäudekonstruktionen oder auch im Automobilbau für die Produktion von mehreren unterschiedlichen Teilen in einem Arbeitsschritt.
Gerade die Mischung aus angewandten Technologien, Zukunftsvisionen und den Einblicken in die unterschiedlichen Branchen machte den Lightweight Future Day zu einer gelungenen Veranstaltung. ''Was ich mir mitnehmen kann, ist die Kombination aus allem'', sagt Labentz. ''In der heutigen Zeit kann man nicht nur in einer Sparte denken, sondern muss verschiedene Bereiche abdecken. Das kam bereits bei den ersten Vorträgen des Tages gut zum Vorschein und genau das merken wir auch in der Entwicklung. Jeder will die Kombination aus dem Besten um noch das kleine bisschen Mehr rauszuholen. Die Veranstaltung gibt einen guten Überblick, woran andere Unternehmen arbeiten und ob man mit der Zeit geht. Man trifft bekannte und neue Gesichter und bekommt auch einen Einblick in neue Felder. Ich denke, ein Blick über den Tellerrand hilft immer. Am Ende kommt es dem Kunden oder Projekt zugute. Deswegen sind solche Veranstaltungen meiner Meinung nach wichtig.'' Dass im Leichtbau die Branchen viel voneinander lernen können und die Schnittstellen zwischen den Akteuren in Zukunft eine noch größere Rolle spielen werden, war der allgemeine Tenor während der Veranstaltung. Wurden Synergieeffekte bisher nicht ausreichend genutzt, so lässt sich immer häufiger ein Erfahrungs- und Wissensaustausch der Bereiche erkennen. Diesen Schulterschluss zwischen Materiallieferanten, Anlagenherstellern, Werkzeugbauern, Entwicklungsabteilungen, Services und Dienstleistern machte der Lightweight Future Day bei Engel offensichtlich und zeigte das Engagement aller Teilnehmer gemeinsam Lösungen für die Zukunft zu finden.
Quelle: Engel
