Neue, leichtere Strukturen 17.04.2017, 08:00 Uhr

Vorbild Natur: Leichtbau gewinnt zunehmend an Gewicht

Leichtbau ist im Auto längst Standard, auch wenn Autos aus anderen Gründen wie zusätzlichen Sicherheitsfeatures immer schwerer werden. Im Maschinen- und Anlagenbau gewinnt der Leichtbau dagegen erst an Bedeutung. Deshalb widmet die Hannover Messe dem Thema eine eigene Leitmesse. 

Die Natur ist ein weites Feld, um neue Strukturen für Leichtbau und Oberflächenstrukturen zu finden. Forscher haben beispielsweise die Haut des Pfeilgiftfrosches als Vorbild für die Oberflächenstruktur von Tragflächen genutzt, um deren Vereisung zu verhindern. 

Die Natur ist ein weites Feld, um neue Strukturen für Leichtbau und Oberflächenstrukturen zu finden. Forscher haben beispielsweise die Haut des Pfeilgiftfrosches als Vorbild für die Oberflächenstruktur von Tragflächen genutzt, um deren Vereisung zu verhindern. 

Foto: Hannover Messe

Warum sollte etwas schwer sein, wenn es leicht mindestens genauso gut geht? Warum sollte man massiv bauen, wenn stabil reicht oder sogar besser ist? Diese Fragen stehen beim Thema „Leichtbau“ auf der Hannover Messe im Mittelpunkt. Fakt ist: Jedes Gramm Gewicht spart Energie, Material und am Ende bares Geld. Oft wird die Effizienz sogar erhöht. Und die Umwelt profitiert ganz nebenbei auch, da in vielen Fällen der CO2-Ausstoß verringert wird – spätestens beim Transport der nunmehr leichteren Güter.

Dieses Hybridleichtbauregal wurde eigens für den Mercedes-Benz Vision Van entwickelt. Durch geringeres Gewicht kann der Transporter mehr Pakete und Waren ausliefern.

Dieses Hybridleichtbauregal wurde eigens für den Mercedes-Benz Vision Van entwickelt. Durch geringeres Gewicht kann der Transporter mehr Pakete und Waren ausliefern.

Foto: Cikoni

Was im Fahrzeugbau inzwischen Standard ist, wird auch in der Industrie und in der Energiewirtschaft immer mehr zum Thema. Schließlich kommt es auch bei modernen Fertigungsanlagen auf Schnelligkeit bei unverminderter Stabilität an. Grund genug für die Hannover Messe 2017, eine der sieben einzelnen Leitmessen dem Thema „Leichtbau“ zu widmen. Vor allem in Halle 6 zeigen Unternehmen, Dienstleister  und Forschungseinrichtungen unter dem Motto „Industrial Supply“ ihre Entwicklungen in den Bereichen Fertigungstechnologien und Leichtbauwerkstoffe.

Weites Themenfeld bei den Vorträgen

Auch bei den Vorträgen geht es um Leichtgewichte: „Leichtmetalle und Leichtbaustrukturen“ heißt es zum Auftakt des Forums „Industrial Supply“ in Halle 5. Schwerpunkt dabei: Faserverbundwerkstoffe und Multimaterial-Ansätze. Weitere Vorträge im Laufe der Messe befassen sich mit Themen wie „Bionische Leichtbaukonstruktionen“, „Leichtbau im Interior & Exterior“ und „Innovationshemmnisse und Innovationstreiber in der Wertschöpfungskette des Massiven Leichtbaus“.

Leichtbau ermöglicht auch im Maschinenbau Einsparpotenziale, neue Gestaltungsmöglichkeiten und eine höhere Performance.

Leichtbau ermöglicht auch im Maschinenbau Einsparpotenziale, neue Gestaltungsmöglichkeiten und eine höhere Performance.

Foto: Fraunhofer IPA/robomotion GmbH

Überhaupt ist das Thema Leichtbau vielfältig besetzt. Es geht nicht nur um das Ersetzen des einen Materials durch ein anderes, sondern auch um eine Neukonstruktion unter Zuhilfenahme moderner Materialien. Vielfach ergeben sich beim Blick über den Tellerrand neue Perspektiven, Strukturen und Statiken: Die Natur zum Beispiel war und ist ein reichhaltiger Ideengeber.

Vorbild für den dünnen und trotzdem stabilen Holzpavillon war der Seeigel Sanddollar. Sein Plattenskelett besteht aus ebenen polygonalen Kalkplättchen.

Vorbild für den dünnen und trotzdem stabilen Holzpavillon war der Seeigel Sanddollar. Sein Plattenskelett besteht aus ebenen polygonalen Kalkplättchen.

Foto: Universität Stuttgart

Unter dem Stichwort Bionik lassen sich allerhand Beispiele für eine ausgeklügelte Statik finden, die eine außergewöhnliche Stabilität trotz leichtester Materialien erreichen. Das Thema ist nicht neu, wie dieser Pavillon nach dem Vorbild eines Seeigels zeigt. [interner Link: ] Aber die Möglichkeiten durch neue Materialien werden immer größer.

Neue Möglichkeiten durch Verbundstoffe

Besucher der Hannover Messe können nicht nur einen direkten Vergleich zwischen Produkten aus Leichtmetallen, Polymeren, Verbundwerkstoffen, Schäumen und Material-Mixes anstellen, sondern gewinnen auf ihrem Rundgang einen umfassenden Überblick über alle möglichen Aspekte des Themas.

So zeigt zum Beispiel die Metallgießerei Wilhelm Funke in Halle 6, Stand F46, wie sich Magnesium als Gusswerkstoff für Leichtbaukonstruktionen verwenden lässt, das Karlsruher Institut für Technologie informiert in Halle 2, Stand B16 über Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffe für Leichtbau, und Inspire-Bionik hat sich „bessere Konstruktionen durch bionische Inspiration“ auf die Fahnen in Halle 6, Stand L17 geschrieben. Selbst Nischenthemen wie „Leichtbau für Möbelbeschläge“ (Aussteller: Ausko, Halle 6, Stand D01) sind zu finden.

Aufnahme eines offenporigen Metallschaumes unter dem Mikroskop: Der Leichtbau durch neue Materialien und Strukturen ist eines der großen Themen der Hannover Messe 2017.

Aufnahme eines offenporigen Metallschaumes unter dem Mikroskop: Der Leichtbau durch neue Materialien und Strukturen ist eines der großen Themen der Hannover Messe 2017.

Foto: A. M. Matz/IWWT/Hochschule Pforzheim/Leichtbauzentrum Baden-Württemberg

Passend zum Thema, das vielfach auf mehrere Komponenten setzt, haben sich oft mehrere Anbieter zu einer Ausstellergemeinschaft zusammengeschlossen. Ein Beispiel dafür sind zehn mittelständische Anbieter aus Baden-Württemberg in Halle 6, Stand F30. Gemeinsam geben sie einen guten Einblick in die vielfältigen Möglichkeiten in Sachen Leichtbau. So präsentiert die Firma C & C Bark ein Warmkammer-Druckgießverfahren, durch das Magnesiumteile noch leichter als bisher hergestellt werden können.

Die Firma Weippert stellt Schrauben und Muttern aus hochfesten, glasfaserverstärkten Kunststoffen vor und Gaugler & Lutz hat sich auf Kernmaterialien wie zum Beispiel Schaumstoffkomponenten spezialisiert, die in Leichtbaukonstruktionen einen essentielle Rolle spielen.

Beispiel aus dem Fahrzeugbau

Ein lebensnahes Beispiel, wie Leichtbau Ressourcen beim Autobau schont und gleichzeitig die Sicherheit erhöht, präsentieren zudem Wissenschaftler der TU Chemnitz in Halle 2, Stand A38. Die Forscher haben unter anderem das Gewicht der sogenannten Durchlade, die in vielen Autos auf der Rückbank das Durchschieben langer Gegenstände ermöglicht, mehr als halbiert. Auch die Herstellungskosten sanken im Vergleich zur Stahlvariante um rund 30 %.

Techniker René Morgenstern prüft die Struktur der neuen Durchlade: Dank Hochleistungskunststoffen und thermoplastischen Faserverbundhalbzeugen haben Forscher der TU Chemnitz das Gewicht des Bauteils um 30 % reduziert.

Techniker René Morgenstern prüft die Struktur der neuen Durchlade: Dank Hochleistungskunststoffen und thermoplastischen Faserverbundhalbzeugen haben Forscher der TU Chemnitz das Gewicht des Bauteils um 30 % reduziert.

Foto: Jan Woitas/TU Chemnitz

Dafür haben sie es als faserkunststoffverstärktes Bauteil neu konstruiert – ohne dass die Sicherheitsanforderungen gelitten haben: Schließlich muss das unscheinbar wirkende Teil im Falle eines Unfalls die Kofferraumladung zurückhalten und die Insassen vor herumfliegendem Gegenständen schützen können.

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