Trends im Leichtbau

Warum liegt der Leichtbau heute so im Trend und wie können Unternehmen dieser Herausforderung begegnen?

Der Leichtbau ist in den vergangenen Jahren zu einem absoluten Trendthema gereift: Ein gewachsenes Bewusstsein für Umwelt, Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz stehen mit der Energiewende nicht nur bei der Politik, sondern auch bei den Unternehmen weit oben auf der Agenda. Das betrifft vor allem Branchen wie die Luftfahrt und Automobilindustrie, die auf die Gewichteinsparung setzen. Aber auch Branchen, bei denen es auf reine Performance ankommt, wie die Öl- und Gasindustrie, profitieren: Diese können etwa mit Riser-Systemen aus faserverstärkten Kunststoffen bis zu 3000 Meter in den Ultra-Deep-Water-Förderbereich vordringen. Das gelingt, weil Rohre aus FVK ein geringes Gewicht und eine hohe, gezielt auf unterschiedliche Belastungsrichtungen einstellbare Festigkeit mit chemischer Beständigkeit vereinen. Am Fraunhofer IPT entwickeln wir Prozesse, Anlagen, Werkzeuge und Software für die Verarbeitung faserverstärkter Kunststoffe, wie das Fügen, Umformen, Trennen und die Handhabung, aber auch für die Qualitätssicherung. So befähigen wir unsere Kunden, Faserverbundwerkstoffe, Hochleistungsmetalle, Keramiken und Multimaterialsysteme in innovative Serienprodukte zu integrieren.

Was bedeutet Industrie 4.0 für die Herstellung von Leichtbau-Produkten?

Die Industrie 4.0 liefert den Schlüssel zur bezahlbaren Massenfertigung von Leichtbauprodukten, indem sie hilft, Ausschuss zu reduzieren – durch stabile und reproduzierbare Fertigungsprozesse. Gerade bei FVK ist das eine große Herausforderung, denn der Werkstoff entsteht erst im Produktionsprozess aus Halbzeug und Matrixmaterial. Die unzähligen Kombinationsmöglichkeiten bringen eine hohe Varianz in den Prozessen mit sich und erschweren die Reproduzierbarkeit. Mithilfe der zunehmenden Vernetzung können Daten nicht nur bereits in der Produktion erhoben, sondern auch aus den Produkten im Feld in die Produktion zurückgeführt werden. Man spricht hier auch von einem »Digitalen Schatten«, einem virtuellen Abbild, entweder der Produktion oder des Produkts. Um einen solchen digitalen Schatten zu erzeugen, können beispielsweise optische Fasern sowie ein entsprechendes Messystem in einen Faserverbund integriert werden. Die erhobenen Daten ermöglichen neben einer umfassenden Bauteilüberwachung auch das »Lernen in der Produktion« zur Optimierung der Fertigungsprozesse.

Was müssen Unternehmen tun, um hochwertige Leichtbau-Produkte bezahlbar fertigen zu können?

Der Automatisierungsgrad in der Produktion mit FVK ist heute noch vergleichsweise gering, die Nachfrage nach individuellen Produkten bis zur »Losgröße 1« zu bezahlbaren Preisen jedoch hoch. Viele Unternehmen müssen jetzt zwei Schritte auf einmal gehen: Sie müssen ihre Produktion automatisieren, um in der Serie Reproduzierbarkeit zu gewährleisten, Ausschuss zu verringern und so Kosten zu senken. Gleichzeitig müssen sie ihre Produktionsprozesse adaptiv an wechselnde Anforderungen anpassen können. Das stellt gerade kleine und mittlere Unternehmen vor große Herausforderungen. Mit unserem Geschäftsfeld »Leichtbau-Produktionstechnik« unterstützen wir Unternehmen dabei, Leichtbauprodukte in Serie zu fertigen und damit effiziente, umweltschonendere Produkte wirtschaftlich und für den Endkunden bezahlbar zu produzieren. Durch das Aachener Zentrum für integrativen Leichtbau (AZL) sind wir in ein Netzwerk mit mehr als 60 internationalen Unternehmen eingebunden und direkter Entwicklungspartner für die Leichtbauindustrie.