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Ausgewählte Ausgabe: 09-2017 Ansicht: Modernes Layout
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Umfassende Betrachtung des gesamten Produktlebenswegs

In der deutschen Automobil- und Luftfahrtindustrie ist der Leichtbau eine zukunftsträchtige Entwicklung zur Effizienzsteigerung. Materialien aus Aluminium, hochfestem Stahl, Magnesium oder faserverstärktem Kunststoff gewinnen immer mehr an Bedeutung. Bisher richtete sich das Augenmerk bei der Bewertung neuer Leichtbaulösungen vorwiegend auf die Ressourceneinsparungen in der Nutzungsphase. Wie ressourceneffizient eine bestimmte Lösung wirklich ist, kann nur durch eine umfassende Betrachtung des gesamten Produktlebenswegs beurteilt werden.


In jeder Phase des Produktlebenswegs bestehen Potenziale zur Ressourceneinsparung. Dabei werden besonders in der Herstellung sowie in der Verwertung und Beseitigung diese Potenziale häufig vernachlässigt. Die Kurzanalyse Ressourceneffizienz im Leichtbau der VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH [1] stellt anhand von Beispielen vor, wie diese Potenziale in der Praxis umgesetzt werden können. Basierend auf der Richtlinie VDI 4800 Blatt 1 „Ressourceneffizienz – Methodische Grundlagen, Prinzipien und Strategien“ werden unter anderem Strategien, Maßnahmen und erläuternde Beispiele zu produkt- und prozessbezogenen Maßnahmen zur Schonung natürlicher Ressourcen dargestellt. Diese betreffen die Produktentwicklung, die Fertigung und das Recycling.

Produktentwicklung

Schon in der Entwicklung eines Produktes können Werkstoffe durch die Optimierung der Produktgestalt eingespart werden. So findet im Leichtbau immer häufiger die Integration von Funktionen in tragenden Strukturen Anwendung. Ein Beispiel für Funktionsintegration ist das vom Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF entwickelte Faserverbundrad für den Einsatz in Elektrofahrzeugen mit integriertem Elektromotor. Diese Entwicklung hat 2012 in der Kategorie „Umwelt“ den Preis für eine der besten Zukunftsideen im Wettbewerb „365 Orte im Land der Ideen“ gewonnen. Bemerkenswert an diesem Leichtbaurad aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) ist, dass die Motorglocke mit dem inneren Bereich der Radachse verbunden wurde. Durch den Einsatz von CFK und Schaumkernen in den Speichen konnte die Masse reduziert und die Steifigkeit erhöht werden, so dass das Rad mit CFK-Glocke nur 4,9 Kilogramm wiegt. Im Vergleich zu einem Stahlrad entspricht dies einer Massenreduktion von 60 Prozent. In das Rad wurden neben einem Elektromotor, der mit dem Rad verbunden ist, mehrere Sensoren integriert, um auf diese Weise weitere Einsparungen hinsichtlich Bauraum, Kosten und Aufwand für die Montage umsetzen zu können.

Bild Faserverstärkter Kunststoff-Leichtbau durch Funktionsintegration.  (Bild © Arena2036)

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Faserverstärkter Kunststoff-Leichtbau durch Funktionsintegration.
(Bild © Arena2036)


Auch im Projekt Arena2036 (Active Research Environment for the Next Generation of Automobiles) wird Leichtbau durch Funktionsintegration für zukünftige Anwendungen im Automobilbau untersucht und am Prototyp eines Pkw-Bodenmoduls demonstriert (Bild). Basis dafür sind Faserverbundwerkstoffe, in die Funktionen wie Schall- und Wärmedämmungen, thermische, sensorische oder elektrische Funktionen sowie Flüssigkeits- und Energiespeicher integriert werden.

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Autoren

 Stefan Kirmes

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