Diese zwölf Beispiele für den Leichtbau zeigen, welchen Hebel der Leichtbaugedanke für Kosten-, Ressourcen- und Energieeffizienz, für Umweltschutz und Nachhaltigkeit entfalten kann. Ebenso wird deutlich, wie Leichtbau im Team mit Digitalisierung und Additiver Fertigung die Wertschöpfung revolutionieren kann.

Die Landesagentur für Leichtbau Baden-Württemberg (Leichtbau BW) prämiert monatlich „leichte“ Innovationen mit dieser Auszeichnung (Bild oben). Einmal jährlich wird der Jahressieger gekürt. Hierzu lädt die Landesagentur am 11. Februar zur Preisverleihung nach Stuttgart ein – ein Link zur Anmeldung steht am Ende des Beitrags.

Die zwölf Kandidaten für den ThinKing-Award 2019 kommen aus sehr unterschiedlichen Bereichen und zeigen, wie differenziert Leichtbau gedacht werden kann. Wir stellen hier alle zwölf 2019 ausgezeichneten Leichtbau-Lösungen in einer Übersicht vor.

Januar 2019: Smarte Entwicklungsplattform für Game Changer

Die Plattform des Start-up Accelerated Innovation bietet Unternehmen eine vollständig digitalisierte Prozesskette an. So können Ergebnisse aus Simulationen oder Optimierungen direkt auf die Plattform zurückgespielt werden und dort – auch für Kooperationspartner aus der Wertschöpfungskette – unternehmensübergreifend abgerufen werden. Nicht nur die time-to-market lässt sich so enorm reduzieren, sondern auch für den Leichtbau ist das Optimierungspotential von Anfang voll auszuschöpfen, da sich dank einer vollständig digitalisierten Prozesskette auch Wechselwirkungen von einzelnen Leichtbaumaßnahmen in mehreren Iterationsschleifen für weitere Verbesserungsschritte mit einbeziehen lassen.

Februar 2019: Kühlkanal dank 3D-Druck im Gehäuse „verstecken“

In das Gehäuse eines Elektromotors hat das Unternehmen Parare den Kühlkanal direkt integriert, der nun spiralartig im Bauteil verläuft. Der Motor benötigt deshalb weniger Bauraum, da die Kühlung in das Gehäuse integriert wurde. Außerdem wurde die Anzahl der Bauteile auf eins reduziert. Möglich war das durch die Herstellung im Metall-3D-Druck, der zusätzlich dafür sorgt, dass nur so viel Material eingesetzt wurde, wie tatsächlich benötigt wird.

 

März 2019: Der virtuelle Prozessexperte für den Leichtbau

Um zu entscheiden, ob ein Bauteil mit der optimierten Geometrie hergestellt werden kann, sind zeitintensive und präzise Simulationen nötig. Am Institut für Fahrzeugsystemtechnik des KIT (Karlsruher Institut für Technologie) entwickelten die Wissenschaftler ein Programm, das Prozesssimulationen mit maschinellem Lernen und KI kombiniert. Der Algorithmus erkennt Muster und kann deshalb sehr schnell abschätzen, ob die Herstellung des Bauteils möglich ist. Das spart Kosten bei der Entwicklung und Herstellung.

April 2019: Die „aufgeblasene“ Stütze

Wissenschaftler des KIT Stahl- und Leichtbau am Karlsruher Institut für Technologie haben mit numerischen Simulationen die perfekte Ausgangsblechform ermittelt, sodass beim Aufpumpen mithilfe von Wasserdruck der zusammengeschweißten Bleche keine Falten und Beulen entstehen. Ohne teure Formwerkzeuge kann man so Bauteile bis zu einer Länge von 16 m herstellen. Zum Einsatz kommt der Edelstahlkörper bei der Hybridstütze Perfecto, die nicht nur optisch beeindruckt, sondern auch mit einem Minimum an Material ein hohes Gewicht tragen kann.

Mai 2019: Bis zu 30 Prozent mehr Nutzlast und Laderaum dank Leichtbauchassis

Das Unternehmen Teammobility aus Böblingen hat mit dem UCCON einen Demonstrator für ein neuartiges Mobilitätskonzept geschaffen: Im Vergleich zu einem Kleintransporter kommt dieser bei gleicher Länge auf fast ein Drittel mehr an Laderaumvolumen und Nutzlast. Und damit die Nutzlast möglichst groß ausfallen kann, steckt im Chassis jede Menge Leichtbau.

Juni 2019: Gerührt, nicht geschüttelt – neues Verfahren verbindet Bleche aus Aluminium und Stahl zu hochfesten Hybridteilen

Die Materialprüfungsanstalt der Universität Stuttgart hat auf Basis des Rührreibschweißens ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Aluminium– und Stahlbleche hochfest miteinander verschweißen lassen, selbst wenn sie unterschiedlich dick sind. Die Naht ist so stabil, dass sich die Hybridplatinen sogar Tiefziehen lassen. So können leichte und belastbare Bauteile – zum Beispiel für die Automotive-Branche – gefertigt werden.

Juli 2019: Kleine Buchse, große Wirkung

Besonders faserverstärkte Kunststoffe sind in Sachen Fügen und Verbinden ein anspruchsvolles Material. Denn beim Eindrehen von Schrauben droht die gefürchtete Delamination. Nicht so bei der Gewindebuchse Mebux Light Weight von IMS Verbindungstechnik. Die Buchse ist selbstfurchend und spart so wertvolle Montagezeit. Weil sich die Buchse beim Eindrehen einer Schraube verspreizt, soll so das Ausdrehen der Buchse verhindert werden. Außerdem kann man sie als Verbindungselement auch noch nachträglich in ein Bauteil einbringen.

August 2019: Der „Drucker“ für Faserbänder

Mit dem Crosslayer der Firma M&A Dieterle lassen sich auf einfache Art und Weise CFK-Preforms herstellen. Die Anlage soll einen kostengünstigen Einstieg in die automatisierte Faserablage bieten. Bedienung und Programmierung sind nicht schwer. Die Geometrie des Geleges, der Schichtaufbau und die Faserorientierungen lassen sich einstellen. Dank weniger Verschnitt lassen sich so Material und Kosten sparen.

September 2019: Dank digitalem Zwilling zum sicheren Bauteil

Die Herstellbarkeit von Faserverbundbauteilen und Hybriden präzise vorhersagen und so nicht nur teure Demonstratoren sparen, sondern auch Prozesse beschleunigen – das kann die Software das Unternehmens Simutence. Die Karlsruher Maschinenbauer haben dabei die gesamte Prozesskette im Blick, um die Daten aus jedem einzelnen Schritt im weiteren Verlauf des Rechenmodells mit zu berücksichtigen. Das steigert die Vorhersagegüte des digitalen Zwillings. Auf Basis neutraler Schnittstellen kann die Software an bestehende Anwendungen angedockt werden.

Oktober 2019: Kompakter E-Motor ist bei gleicher Leistung 80 Prozent leichter

Das Unternehmen Dipl.-Ingenieure Rainer & Oliver Puls hat einen elektrischen Antrieb für Nutzfahrzeuge entwickelt, der durch Funktionsintegration nur etwa ein Fünftel eines herkömmlichen Motors wiegt. Das erhöht mögliche Nutzlast und / oder Reichweite der Fahrzeuge. Möglich ist das durch eine deutlich höhere Drehzahl. Außerdem sitzen zwei Motoren und das Getriebe in einem als tragendem Bauteil ausgeführtem Gehäuse und ersetzen dabei unter anderem Hinterachsgetriebe, -Differential und Sperrdifferential. Das spart nicht nur Material und Bauteile, sondern sorgt auch für viel kleinere Abmessungen der Antriebseinheit.

November 2019: Eine Frage der Düse

Funktionale Prototypen aus Kunststoff werden meist additiv gefertigt. Das kann teuer werden und ihre Herstellung ist bei großen Bauteilen sehr zeitaufwändig. Eine Lösung hat das junge Unternehmen Q.big 3D parat: Der Großraum-Kunststoffdrucker des Start-ups arbeitet mit unterschiedlichen Durchsätzen und dadurch besonders wirtschaftlich, da er den Durchsatz und damit die „Druckauflösung“ an die Bauteilgeometrie anpasst. Außerdem verarbeitet er günstiges Standardgranulat statt Filament: von Polylactiden (PLA) bis zu Hochleistungspolymeren mit Faserverstärkung.

Dezember 2019: Variables Leichtbauchassis für neue Antriebe

Mit der Konzeptstudie Batterange zeigt Edag Engineering, wie das Nutzfahrzeugchassis von Morgen aussehen kann: Der Leichtbau-LKW-Rahmen ist modular aufgebaut und lässt sich auf verschiedene Antriebskonzepte variabel skalieren. Dabei hatten die Sindelfinger Entwickler vor allem die mögliche Nutzlast im Blick und so soll eine Gewichtszunahme durch zusätzliche Energiespeicher weitestgehend kompensiert werden. Außerdem lassen sich durch die Vormontage einzelner Elemente Kosten sparen.

Wer sich die Lösungen gerne von den Entwicklern selbst erklären lassen möchte, dem sei der You-Tube Kanal der Leichtbau BW empfohlen. Hier werden die ThinKings in kurzen Video-Beiträgen erläutert.

Zur Preisverleihung am 11. Februar 2020 ab 17.30 Uhr lädt die Landesagentur Leichtbau BW nach Stuttgart ein (Anmeldung). Die Teilnahme an der Veranstaltung ist kostenlos. Nach einem Sektempfang beginnt um 18 Uhr die Verleihung mit einem Grußwort der Ministerin für Wissenschaft, Forschung und Kunst Theresia Bauer und einer anschließenden Keynote von Prof. Dr. Enrico Schleiff, Frankfurt Institute for Advanced Studies. Danach weden die drei besten ThinKings 2019 sowie der Community Award verliehen. Wir drücken allen Kandidaten die Daumen!

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Autor: Christine Koblmiller, Redakteurin, Gründerin, Fachjournalistin aus Leidenschaft, überzeugter Leichtbau-Fan.

Mit dem Metamagazin Leichtbauwelt.de habe ich 2018 den Schritt in die Selbständigkeit gewagt und mit Leichtbauwelt ein neues Medienformat im B2B-Umfeld geschaffen. Seit etwa 25 Jahren bin ich Redakteurin für technische B2B-Fachzeitschriften. Für verschiedene führende Fachmagazine habe ich als eBusiness-Projektmanager Industrie schon 2001 crossmediale Angebote eingeführt, denn die Digitalisierung aller Lebensbereiche hat Einfluss auf unser Informationsverhalten. Deshalb bin ich mir sicher, dass sich die Medienbranche wandeln muss. Mehr über mich finden Sie unter Conkomm, auf Xing oder LinkedIn.

„Leichtbau fasziniert und begeistert Techniker. Er ist für die Herausforderungen der Zukunft unabdingbar. Deshalb bin ich sicher, dass der Markt für Leichtbauwelt.de reif ist.“