Werkstoffe 04.05.2001, 17:29 Uhr

Bei Metallen ist noch „viel Luft drin“

Die Formeln Metall gleich schwer und solide, Aluminium gleich leicht oder Kunststoff gleich preiswert und variabel gelten nicht mehr. Wie bei kaum einer anderen Gelegenheit standen die Werkstoffspezialisten den Fachbesuchern im -Schwerpunkt SubconTechnology der Hannover Messe für den direkten Produktvergleich Spalier.

Kaum noch überschaubar sind für den Konstrukteur die Möglichkeiten moderner Werkstofftechnologien. Inzwischen „basteln“ die Techniker für fast jede Anforderung ein maßgeschneidertes Produkt. Aber den Werkstoffspezialisten fehlen häufig praxisrelevante Kenntnisse über die Verarbeitungstechnologien und konstruktiven Anforderungen.
Chancen im Wettbewerb werden so häufig nicht genutzt. Denn verbesserte Funktionalität und wirtschaftlicher Erfolg von neuen Produkten sind nur „fraktionsübergreifend“ zu sichern, wie insbesondere das Angebot der Gemeinschaftsstände „Gegossene Technik“, „AluTrends“, das „Zentrum für Kunststofftechnik“ und das Innovationszentrum „Ingenieur-Werkstoffe“ vom 23. – 28. April in Hannover zeigte. Schon seit Jahren ist der aus dem Messebereich Zulieferung und Werkstoffe entstandene Ausstellungsschwerpunkt „SubconTechnology“ permanent überbucht. Traditionell standen auch in diesem Jahr die meisten Aussteller in den Hallen 2 bis 4 wieder in direktem werkstofflichem Wettstreit um die Gunst von Einkäufern und Konstrukteuren aus aller Welt.
Kunststoffe, Keramik und Ingenieurwerkstoffe sind die Begriffe, mit denen viele Fachbesucher das Prädikat „modern“ verbinden. Damit tun sie der nach wie vor größten Werkstoffgruppe jedoch unrecht: Metalle bieten noch immer Überraschendes. Gerade in letzten Jahren hat es hier eine Fülle von Innovationen gegeben. Mit anwendungsorientierten Weiterentwicklungen haben sich beispielsweise Stahlhersteller vom reinen „Blechlieferanten“ zum Problemlöser entwickelt. So bieten Tailored Blanks – neuerdings mit nicht-linearen Nähten – gerade für den Leichtbau neue konstruktive Möglichkeiten.
Auch die Gesenkschmieden sichern sich bestehende Märkte und erarbeiten ständig neue Anwendungen. Toleranzarmes, endformnahes Schmieden und der Einsatz von Legierungen, die Härte steigernde Wärmebehandlungen überflüssig machen, senken die Kosten. Zudem werden verstärkt komplett einbaufertige Teile geliefert. Weitere Gewichtsreduzierungen durch komplexere Geometrien, Werkstoffe mit stark verbesserten Kennwerten und „intelligenten“ Simulationen während der Konstruktionsphase sind möglich und wurden von innovativen Schmiedeunternehmen gezeigt.
Vor allem bei Antriebselementen ist noch „viel Luft drin“, wie das Angebot der Informationsstelle Schmiedestück-Verwendung zur Hannover Messe zeigte. So kann beispielsweise der konsequente Einsatz angepasster Legierungen die Pleuelgewichte um 10 % bis 15 % senken – bei verbesserten Festigkeitswerten. Allein an der Kardanwelle eines leichten bis mittleren Lkw lassen sich etwa 25 % des bisher üblichen Gewichts einsparen.
Auch die Blechverarbeiter profitieren von der Wandlungsfähigkeit dieser klassischen Werkstoffgruppe – besonders wenn es um die Life-Cycle-Kosten, und damit um Wirtschaftlichkeit geht. Im Mittelpunkt der Medienberichte standen lange Zeit die verschiedenen Varianten von Aluminiumkarosserien. Neben deren Langlebigkeit galt vor allem der verminderte Kraftstoffverbrauch aufgrund des geringen Gewichts als Argument für das Leichtmetall. Bei den Kosten wie in der Ökobilanz schneidet der „alte“ Werkstoff Stahl jedoch besser ab als vermutet. So stellte das MIT (Massachusetts Institute of Technology), Chicago, fest, dass die Summe des Kohlendioxid-Ausstosses aus Produktion und Betrieb eines Automobils – über dessen Lebensdauer gesehen – für eine Karosserie aus Stahl spricht. Mit Einsatz innovativer Fertigungsverfahren und „intelligenten“ Halbzeugen punktet der Werkstoff gegenüber dem vermeintlich höherwertigen Aluminium.
Doch auch die „Leichtmetall-Fraktion“ hat ihr High-Tech-Image durchaus zu recht erworben. Vor allem der Magnesiumeinsatz dürfte überall dort zunehmen, wo es auf geringes Gewicht bei relativ hoher Festigkeit und Steifigkeit ankommt. Denn neue Gießverfahren ermöglichen extrem dünnwandige und großflächige Strukturen.
Während vor einigen Jahren Kunststoffe zunehmend für großflächige Teile wie Kofferraumdeckel und Motorhauben zum Einsatz kamen, scheint sich nun der Trend zu wenden. Erstmals besteht das Innenteil der Kofferraumklappe beim 3-l-Lupo aus einem Magnesium-Gussteil. Mit weiteren Erfahrungen in der Magnesiumverarbeitung werden andere Branchen wie die Produzenten von Elektroklein- und Haushaltsgeräten in Zukunft ebenfalls die Vorteile dieses besonders leichten und vielseitigen Werkstoffs verstärkt nutzen.
Noch leichter und dabei besonders steif sind geschäumte Strukturen. Während sich Aluminium mit relativ geringem technischem Aufwand schäumen lässt, war das mit Magnesium bisher noch nicht möglich bzw. nicht wirtschaftlich. Jetzt zeichnet sich aber ein aussichtsreicher Weg dafür ab: „Syntaktische“ Magnesiumschäume könnten beispielsweise Aluminiumschäume hinsichtlich Verformungsverhalten und Energieaufnahme den bisherigen Vorrang streitig machen.
Die Tatsache, dass Aluminium oder Magnesium den Kunststoffen die eine oder andere Anwendung abnehmen konnten, bedeutet aber keine Abkehr von den Polymeren – ganz im Gegenteil: So ist die Kunststofftechnik beispielsweise bei tragenden, hochbelasteten Strukturen durchaus für weitere Überraschungen gut. Setzten die beschränkten Automatisierungsmöglichkeiten bei komplexen oder extrem hoch belasteten Bauteilen der Faserverbund-Technik noch wirtschaftliche Restriktionen, so könnten diese nun fallen: Ein neues Verfahren erlaubt das automatische Einbringen von Verstärkungsfasern exakt in den berechneten Belastungsrichtungen – ohne Rücksicht auf vorgegebene Gewebe- und Gewirkestrukturen. Damit dürften nicht nur die Gewichte sinken, sondern auch die Kosten.
Wie innovativ die Branche ist, konnten die Hannover-Messe-Besucher beispielsweise im „Zentrum Kunststofftechnik“ besichtigen. So liefert beispielsweise die auf diesem Gemeinschaftsstand der Polymerverarbeiter vertretene Körber Kunststofftechnik, Braunschweig, immer komplexere Innenausbaugruppen an die Produzenten von öffentlichen Verkehrsmitteln, um deren Montagekosten zu senken. MEINOLF DROEGE/Si

Von Meinolf Droege/Jürgen Siebenlist

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