Forschung
Zahnkranz - © IFUM, Hannover
27.12.2019

Innovatives Leichtbaukonzept im Fahrzeugbau für weniger Emissionen

Innovatives Leichtbaukonzept im Fahrzeugbau für weniger Emissionen

Autos sollen sicherer, komfortabler und leistungsfähiger werden. Mit diesen Ansprüchen steigen auch die Fahrzeuggewichte und der damit verbundene Kraftstoffverbrauch stetig an. Weniger Fahrzeuggewicht ist nicht nur im Hinblick auf steigende Kraftstoffverbrauche, sondern auch mit Blick auf die elektrisch betriebenen Fahrzeuge mit ihren schweren Akkus, eine effektive Maßnahme für mehr Effizienz. Bislang wird der Leichtbau vorwiegend im Karosseriebau umgesetzt. Im Bereich des Antriebsstranges kam es zu keiner vergleichbaren Gewichtseinsparung. Insbesondere Leichtbauideen, die mit einer Veränderung der Werkstoffe einhergehen, haben Konsequenzen für die Konstruktion und Fertigung. Dieser erhöhte Aufwand in der gesamten Prozesskette hielt die Konstrukteure bislang von der Umsetzung der Leichtbauansätze im Antriebsstrang ab.

Eine Lösung für das Problem haben jetzt drei Wissenschaftler im Rahmen eines vom AiF-Mitglied Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. – FOSTA koordinierten Projekts der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) gefunden: Wirtschaftsingenieur M. Sc. Clemens Neipp von der RWTH Aachen University, Dr. Holger Surm vom Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien – IWT Bremen und Maschinenbauingenieur M. Sc. Christian Weber von der Technischen Universität (TU) München haben ein neues Werkstoffkonzept entwickelt, das für Bauteile im Antriebsstrang eingesetzt werden kann und dort zu einer Gewichtsreduzierung von bis zu 26 Prozent führt.

Die Entwicklung birgt aber noch mehr Potenzial: Neben der so genannten primären Gewichtsreduktion ist zusätzlich das Potenzial für eine sekundäre Gewichtsreduktion vorhanden, denn das neue Werkstoffkonzept eignet sich auch für weitere Komponenten im Antriebsstrang. Das Projekt war im November 2019 unter den letzten drei Finalisten bei der Wahl zum Otto von Guericke-Preis der AiF.

Geschmiedeter Zahnkranz - © IFUM, Hannover
Geschmiedeter Zahnkranz © IFUM, Hannover
Leichtbaupotenzial erkannt

„Studien zeigen, dass mehr als dreiviertel der Bauteile des Antriebsstrangs ein deutliches Leichtbaupotenzial besitzen. Mithilfe unseres neuen Werkstoffkonzeptes konnten wir dieses hohe Leichtbaupotenzial an einem konkreten Beispiel aufzeigen“, freut sich Surm. Neipp beschreibt das Vorgehen der Wissenschaftler: „Bei der Werkstoffentwicklung haben wir auf existierende Einsatz- und Vergütungsstähle aufgebaut, denn diese sind bereits in der Industrie bekannt. Das erleichtert den Firmen den Transfer der Ergebnisse in ihre industriellen Produktionsketten.“

Die Forscher haben die Stähle hinsichtlich ihrer Legierungszusammensetzung und ihrer thermochemischen Wärmebehandlung zielgerichtet verändert, erklärt Teammitglied Weber und betont, dass „der veränderte Einsatzstahl schon während der Projektphase ohne Modifikationen an den bestehenden Anlagen industriell hergestellt werden konnte.“

Neue Marktpotenziale durch die IGF

Für Dr. Winfried Gräfen von der Hannoveraner Hanomag Lohnhärterei liegt klar auf der Hand, wie wichtig die IGF für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) ist: „Die Projektergebnisse eröffnen uns ganz neue Markt- und Kundenpoteniziale. Als mittelständisches Unternehmen hätten wir uns derartige Forschungs- und Entwicklungsarbeiten ohne die Mitarbeit in der IGF weder personell noch finanziell leisten können“, fährt Gräfen fort; das Projekt zeige sehr anschaulich, „wie wichtig die IGF für KMU ist“. Die Hanomag Lohnhärterei war als Industriepartner im Projektbegleitenden Ausschuss an dem Projekt beteiligt.

Rainer Salomon, Geschäftsführer der FOSTA, stellt fest, dass die Ergebnisse des IGF-Projekts weit über die Entwicklung eines optimierten Einsatzstahles hinausgehen. „In Verbindung mit dem Innovationsnetzwerk Massiver Leichtbau konnten wir sehr gute Ansatzpunkte finden, um Innovationshemmnisse zu überwinden. Für mich ist dieses Projekt ein herausragendes Beispiel für anwendungsorientierte Forschung im vorwettbewerblichen Bereich für KMU“, so der Ingenieur.

Einen vierminütigen Film zum Projekt finden Sie hier.

Ansprechpartner zum Projekt:

Dr. Holger Surm, Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien – IWT Bremen,
Telefon: +49 421 218 - 51400
 
Rainer Salomon, Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. – FOSTA,
Telefon: +49 211 6707-856
 
(Quelle: Presseinformation der AiF – Arbeitsgemeinschaft Industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V.)

Schlagworte

FahrzeugbauLeichtbauStahlWerkstoffe

Verwandte Artikel

26.03.2020

Die Zukunft des Leichtbaus: Effizient und bezahlbar

Im EU-Projekt ALLIANCE haben sich Autohersteller, Zulieferer und Forschungseinrichtungen zusammengeschlossen, um den Leichtbau zu optimieren. Das ist ihnen gelungen.

Automobilindustrie Emissionen Klimaschutz Leichtbau
Mehr erfahren
Blick in die Fertigung von Waggonbau Niesky
Schweissen und Schneiden
23.03.2020

Entwicklung beim einseitigen Punktschweißen: neue Möglichkeiten für Leichtbau-Fügeprozesse

Die SLV Halle und Nimak haben ein System zum einseitigen Punktschweißen beim Fügen im Schienenfahrzeugbau entwickelt.

Leichtbau Punktschweißen Schienenfahrzeugbau Widerstandspunktschweißen
Mehr erfahren
09.03.2020

Update für die DIN EN ISO 13919-1 „Elektronen- und Laserstrahl-Schweißverbindungen“

Seit März gibt es eine Neufassung der DIN EN ISO 13919-1. Sie befasst sich mit Unregelmäßigkeiten beim Elektronen- und Laserstrahlschweißen von Stahl, Nickel und Titan.

Elektronenstrahlschweißen Laserstrahlschweißen Nickel Stahl Titan
Mehr erfahren
03.03.2020

Die Zukunft der Stahlindustrie gemeinsam gestalten

Heute treffen sich auf Einladung und unter der Leitung von Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier die Spitzenvertreter der großen Stahlproduzenten in Deutschland, der I...

Stahl Stahlindustrie
Mehr erfahren
24.02.2020

Laser-Hybrid-Schweißen punktet bei Strangpressprofilen

Der Automobilzulieferer Alu Menziken investierte in ein Laser-Hybrid-Schweißsystem für die Fertigung von Batteriewannenkomponenten und erzielt mit Schweiß- und Robotertec...

Aluminium Automobilbau Laser-Hybridschweißen Leichtbau
Mehr erfahren