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Schichtverbundwerkstoffe

Schichtverbunde als neue Werkstoffe für den Karosseriebau

| Redakteur: Frauke Finus

Neue Schichtverbundwerkstoffe stellen eine Konkurrenz für Aluminium und Stahl im Karosseriebau dar. Auch wenn noch Fragen offen sind und bisher keine Serienreife erreicht ist, zeichnen sich die Vorteile und Möglichkeiten bereits heute ab. Ziel der Forschungen des Instituts für Umformtechnik der Universität Stuttgart ist, das Gewicht von Blech in der Fahrzeugstruktur zu reduzieren.

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Beispiele für textile Maschenware.
Beispiele für textile Maschenware.
( Bild: ITV Denkendorf )

Im Karosseriebau werden traditionell überwiegend Stahlwerkstoffe verarbeitet. Aktuell findet eine Entwicklung hin zu neuen Werkstoffen statt. Im Gespräch mit Blechnet schätzt Prof. Dr. Ing. Mathias Liewald MBA, Leiter des Instituts für Umformtechnik der Universität Stuttgart, den Trend als technologisch attraktiv ein, denn „Stahlhersteller unterstützen den Karosserie-und Fahrwerksleichtbau derzeit entweder mit weiterentwickelten, presshärtbaren Stählen oder mit attraktiven kaltumformbaren Güten. Auch Aluminiumlegierungen für spezielle Einsatzzwecke in der Karosserie oder im Fahrwerk werden weiter entwickelt, um zumindest in Bezug auf den stofflichen Leichtbau einen Beitrag zu leisten.“ Verfahrenstechnologisch in ganz anderer Richtung interessant erscheinen Prof. Liewald derzeit die zahlreichen Initiativen und Projekte rund um Fasermaterialien in der Struktur und Außenhaut von Fahrzeugen. Als Umformtechniker favorisiert Liewald für Fahrzeugkarosserien die Werkstoffgruppen Aluminium und Stahl. „In der heutigen Diskussion um schichtartig aufgebaute, hybride Halbzeuge und um monolithische Faserbauteile sollten Produktionstechniker sich nicht so sehr von der momentanen, marktseitigen Attraktivität für die schwarze Faser leiten oder in der spezifischen Bewertung geeigneter Werkstoffe ablenken lassen! Wir sollten neben dem spezifischen Energieverbrauch zur Herstellung solcher Halbzeuge und Bauteile auch die Langzeitfunktionalität solcher Werkstoffe in der Karosseriestruktur, die Reparaturmöglichkeiten, die Crasheigenschaften, den Einsatz solcher Bauteilstrukturen unter extremen Witterungsbedingungen und natürlich auch den Recyclingaspekt beachten.“ So zeigen zum Beispiel aktuelle Forschungsarbeiten, dass üblicherweise eingesetzte Karosseriestähle und Primäraluminium, entsprechende Altfahrzeugverwertungskonzepte vorausgesetzt, mehrfach recycelt werden können. Das ist mit in Polymermatrix eingebetteten Fasern und dem Matrixwerkstoff derzeit noch nicht möglich. „Aus dieser Sicht kann gefolgert werden, dass metallische Werkstoffe wie Aluminium und höherfeste Stähle auch noch mittelfristig maßgebliche Komponenten moderner Fahrzeugkarosserien bestimmen werden.“

Das Gewicht von Blech als Halbzeug in der Fahrzeugstruktur reduzieren

So befasst sich das Institut für Umformtechnik unter anderem auch mit Schichtverbundwerkstoffen. Hier wird unter den vielen eine Gruppe von Schichtverbundwerkstoffen betrachtet, die aus Kombinationen von relativ dünn gewalzten Blechen aus rostfreien oder auch hochfesten Stählen, geeigneten Aluminiumlegierungen oder leistungsfähigen Kunststoffen mit jeweils dazwischenliegenden Schichten aus Klebstoff, Fasergewirken oder -gelegen bestehen. Liewald und seine Mitarbeiter verfolgen bei ihren Forschungen mit Schichtverbundwerkstoffen das Ziel, das spezifische Gewicht von Blech als Halbzeug, das in der Fahrzeugstruktur sowohl für flächige Strukturbauteile als auch für Außenhautkomponenten eingesetzt wird, zu reduzieren.

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