Stahlfedern gelten in vielen Anwendungen als gesetzt. Dr. Anna Schwarz und Tobias Keller stellen diese Annahme infrage: Mit CompoSpring entwickeln sie Hochleistungsfedern aus Faserverbund, die Stahlfedern vielfach ersetzen sollen. Im Interview als Pionierin der Leichtbauwelt erklärt sie, warum in Federn noch enormes Leichtbaupotenzial steckt und weshalb wir in fünf Jahren deutlich häufiger über Federn aus Composites sprechen werden.
Bild oben: Dr. Anna Schwarz, Mitgründerin von Compospring. Das Unternehmen entwickelt Hochleistungsfedern aus glasfaserverstärkten Kunststoffen als Alternative zu Stahlfedern. (Quelle: Compospring)
Im Leichtbau sind branchen- und werkstoffübergreifende Impulse und neue Inspirationen für kreative, technologische Lösungen äußerst wertvoll. In der Serie „Pioniere der Leichtbauwelt“ kommen deshalb Gründer und Start-ups zu Wort. Hier haben sie die Möglichkeit, ihre Technologie, ihre Ideen und Visionen vorzustellen. Wenn sich so neue Partnerschaften über Unternehmens- und Branchengrenzen hinweg ergeben, dann haben wir bei Leichtbau(welt) unser Ziel erreicht: Inspiration für ihren Fortschritt.
Das Unternehmen Compospring von Dr. Anna Schwarz und Tobias Keller entwickelt Ersatzlösungen für unterschiedliche Federarten – darunter Schraubenfedern, Blattfedern, Gummi-Metall-Schichtfedern, Wickelfedern und Luftfedern. Ziel des Unternehmens ist, kundenspezifische Federlösungen sowie sofort verfügbare Standardanwendungen zu wirtschaftlichen Konditionen anzubieten.
Leichtbauwelt: Welches Problem hat Sie so sehr beschäftigt, dass daraus schließlich Ihre Idee entstand?
Dr. Anna Schwarz: Zu Beginn unserer Selbstständigkeit haben wir die Danto-Feder für den Automotive-Bereich entwickelt. Diese Kunststoff-Feder passt in den Bauraum einer Spiralfeder und bietet die hervorragenden Eigenschaften, die man von Kunststoffen kennt. Als das geschafft war, haben wir uns Lösungen für andere Bereiche gesucht, um diese besondere Eigenschaften der Kunststoff-Federn zu nuten. In diesem Zuge haben wir unser Unternehmen CompoSpring gegründet, um langlebige Hochleistungs-Kunststoff-Federn auch in kleinen Stückzahlen anbieten zu können.
Leichtbauwelt: Gab es einen Moment, an dem Ihnen klar wurde: Jetzt wird es ernst?
Dr. Anna Schwarz: Uns war bereits im Studium glasklar, dass wir unbedingt ein Unternehmen gründen wollen. Später sind wir durch das Promotionsthema von Tobias an der Technischen Universität Darmstadt auf das spannende Feld der Faser-Kunststoff-Federn gestoßen und haben schnell festgestellt, dass außer Blattfedern in diesem Bereich noch nichts passiert ist. In diesem Moment wurde uns das Potential dieses Feldes bewusst.
„Unsere Konzepte sparen siebzig bis neunzig Prozent Gewicht gegenüber vergleichbaren Stahlfedern und weisen eine deutlich höhere Lebensdauer auf.“
Dr. Anna Schwarz, CFO, Compospring
Leichtbauwelt: Was kann Compospring? Können Sie ihr Unternehmen in wenigen Sätzen erklären?
Dr. Anna Schwarz: Wir stellen Hochleistungs-Federn aus Glas-Faser-Verbunden her. Diese bieten Ersatz für jegliche Arten von Stahlfedern.
Leichtbauwelt: Composites sind wichtige Leichtbauwerkstoffe. Wie stellt sich das in der Anwendung bei Federn dar?
Dr. Anna Schwarz: Unsere Federn bestehen aus Faser-Kunststoff-Verbunden und haben das Potential, Stahlfedern für bestimmte Anwendungen komplett aus dem Markt zu verdrängen. Unsere Konzepte sparen 70 bis 90 Prozent Gewicht verglichen mit vergleichbaren Stahlfedern und weisen eine deutlich höhere Lebensdauer auf. Weiterhin erlaubt uns dieser wunderbare Werkstoff Gestaltungs- und Funktionsmöglichkeiten, die vorher unmöglich waren. Dies bedeutet für den Kunden in den meisten Fällen eine einfachere und effizientere Funktionsweise ihrer Produkte.
Leichtbauwelt: Was ist technologisch das Besondere an Ihrer Lösung? Was funktioniert heute und war vorher nicht möglich?
Dr. Anna Schwarz: Wir profitieren bei unseren Produkten von Eigenschaften der Glasfaser und der Epoxid-Harze. Dies bedeutet im Einzelnen, dass wir 70 bis 90 Prozent Gewichtsersparnis bieten, Korrosionsfreiheit, Medienbeständigkeit und unbegrenzte Gestaltungsmöglichkeiten.
Man muss es sich so vorstellen: Als Spritzguss auf den Markt kam, konnten Formen realisiert werden, die vorher unvorstellbar und nicht herstellbar waren, dies bot eine unheimliche Flexibilität. Spritzgegossene Kunststoff-Bauteile sind heute Stand der Technik. Genau das haben wir im Bereich der Federung vor: Formen und Funktionen, die bisher nicht als Feder denkbar waren, sind nun realisierbar. Das macht Maschinen leichter, sorgt für deutliche Vereinfachungen der Konstruktionen und bietet ein Riesenpotential für Speichervermögen. Wir können mit unserem Material bis zu 1.000 J/kg dynamisch dauerhaft speichern. Vorher gab es solche Möglichkeiten nicht.
Leichtbauwelt: Warum gab es dies bislang noch nicht?
Dr. Anna Schwarz: Es wurde auch schon früher auf diesem Feld geforscht. Das erste Patent von Tobias zum Beispiel wird gerade durch das Unternehmen Mubea in Serie unter anderem für den Daimler Sprinter produziert. Jedoch hat bisher keiner das gesamte Potential des Materials im Federbereich allumfassend betrachtet. Wir als Unternehmer haben uns genau diesem Thema gewidmet.
Leichtbauwelt: Welche bestehende Annahme stellen Sie mit Ihrer Innovation infrage?
Dr. Anna Schwarz: Die Federbranche ist sehr groß und umfassend, daher erkläre ich das am besten an einem Beispiel. Die GFK-Knickstabfeder ist so in Stahl nicht umsetzbar, da die Fließgrenzen auch hochfester Federstahllegierungen deutlich unter der Bruchdehnung von GFK liegen. Mit diesem einfachen Prinzip lassen sich jedoch unzählige Konstruktionen kostengünstig verbessern. Durch den hohen Eigendämpfungsfaktor des Materials sind auch Schwingungsdämpfer sehr gut darstellbar, um Vibrationen ohne einen zusätzlichen Dämpfer zu vermeiden. Dadurch ergibt sich auch ein besseres akustisches Verhalten.
„Leichtbau bedeutet, Bauteile grundsätzlich neu zu denken.“
Dr. Anna Schwarz, CFO, Compospring
Leichtbauwelt: Welchen konkreten Nutzen erzielen Anwender heute bereits mit Ihrer Lösung?
Dr. Anna Schwarz: Wir haben einige Beispiele, in denen unsere Federkonzepte massive Verbesserungen bringen. In Nagelpistolen beispielsweie wird elektrische Energie in mechanische umgewandelt. Durch das geringe Gewicht, geringe Kosten und kompakte Bauweisen sind unsere Federkonzepte eine sehr gute Lösung für diesen Massenmarkt. Dazu kommt, dass unsere Federn eine deutlich höhere Lebensdauer im Vergleich zu Luft- und Schraubenfedern haben, die in diesem Bereich momentan zum Einsatz kommen. Weitergedacht sind damit sogar höhere Energien denkbar.
Für automatische Schlauchaufwickler in Industrie- und Gartenanwendungen zeichnen sich unsere Federn durch geringes Gewicht und eine sehr lange Lebensdauer aus. Für LKW-Aufhängungen können unsere Konzepte asymmetrisch gestaltet werden, was neben den üblichen Vorteilen auch mehr Platz für größere Batterien bietet.
Schwingungsdämpfung, Isolation, Sicherheitsschalter – alles das sind für uns sehr gute Betätigungsfelder. Wie bereits erwähnt, ersetzen wir alle Arten von Federn mit merklichen Vorteilen für Anwender, können aber auch Konstruktionslösungen bieten, die vorher nicht möglich waren.
Leichtbauwelt: Welchen Beitrag kann Ihre Technologie zu Nachhaltigkeit oder zum Klimaschutz leisten?
Dr. Anna Schwarz: Durch längere Standzeiten von Geräten, Maschinen oder allgemein Systemen werden – bedingt durch die Langlebigkeit unserer Federn – sowohl die Instandhaltungskosten gering gehalten als auch die Lebensdauer der Produkte an sich deutlich gesteigert. Durch die signifikante Gewichtsreduktion verringern sich sowohl in der Montage- als auch der Nutzungsphase die Transport- und die Betriebskosten und damit auch die CO2-Emissionen.
Leichtbauwelt: Welcher dieser Leichtbau-Vorteile wird von Anwendern aktiv nachgefragt oder müssen Sie noch Überzeugungsarbeit leisten?
Dr. Anna Schwarz: Grundsätzlich müssen wir immer Überzeugungsarbeit leisten, da das Thema Feder breit gestreut ist. Im klassischen Maschinenbau leisten wir momentan Pionierarbeit. Im Automotive-Bereich sind die Werkstoffe schon länger bekannt und werden zum Teil als Federwerkstoffe bereits eingesetzt, da ist das Vertrauen in unsere Produkte bereits recht groß.
Leichtbau ist für mich persönlich …
~… Technologie von heute aber auch viel mehr von morgen. Und unsere Leidenschaft.
Die größte Herausforderung im Leichtbau ist …
~… Sichtbarkeit und Preisäquivalenz zu Konkurrenzmaterialien.
Der wichtigste Trend im Leichtbau ist aktuell …
~… Recycling und die Entwicklung natürlicher Harzsysteme.
Das größte Potential für Leichtbau sehe ich in
~… freier Formgebung, die echte Visionen zur Realität macht.
Leichtbauwelt: Für welche Anwendungen oder Branchen eignen sich Federn aus GFK besonders gut?
Dr. Anna Schwarz: Grundsätzlich zur Energiespeicherung und -umwandlung. Ob hoch oder niederfrequent ist letztendlich gleich. Unsere Federn haben wie gesagt ein Energiespeichervermögen bis maximal 1.000 J/kg und dies dauerhaft. Weil unser Werkstoff GFK nicht korrodiert sind die Kunststoff-Federn zum Beispiel auch für Einsätze in aggressiven Medien wie auch im maritimen Bereich gut geeignete Anwendungen. Durch die Langlebigkeit unserer Produkte wie auch deren Unempfindlichkeit gegenüber Kälte bieten wir gegenüber Gummi-Schichtfedern und Luftfedern massive Vorteile. Diese Liste ließe sich beliebig fortsetzen, wenn man die Materialeigenschaften der GFK-Federn konsequent weiterdenkt.
Leichtbauwelt: Und wo liegen heute noch die Grenzen der Technologie?
Dr. Anna Schwarz: Kunststoffe haben in den letzten Jahren massive Entwicklungsfortschritte erzielt. Brandschutz kann mittlerweile bis zur höchsten Norm erfüllt werden, direkte UV-Einwirkung ist ebenfalls unproblematisch. Die einzige Herausforderung, die für die meisten Kunststoffe wirklich eine ist, sind hohe Temperaturen. Die Federn sind bis max. 180 Grad Celsius belastbar. Bei niedrigen Temperaturen hat der Werkstoff keine Grenzen, so dass er mit der gleichen Performance auch bei tiefsten Temperaturen ohne Veränderung der Eigenschaften eingesetzt werden kann.
Leichtbauwelt: Sind auch Sie selbst schon an Ihre Grenzen gestoßen? Was war Ihr bisher größter „Das klappt nie“-Moment – und wie haben Sie ihn überwunden?
Dr. Anna Schwarz: 2019 hat das Unternehmen Rheinmetall Invent GmbH unsere Danto-Feder weltweit exklusiv lizenziert, um diese in großen Stückzahlen zu vertreiben. Damals hatten wir bereits alle großen deutschen OEMs als Kunden, die am Einsatz der Feder sehr interessiert waren. Doch im Jahr 2022 hat sich der Fokus des Mutterkonzerns, der Rheinmetall AG, aufgrund der weltpolitischen Lage massiv verändert. In der Folge hatte das Großunternehmen kein Interesse mehr, sich mit unserem Produkt zu beschäftigen.
Der Neustart nach dieser einschneidenden Erfahrung fiel uns recht schwer, da uns nicht nur das vorgesehene Kapital fehlte, sondern auch, weil wir in der Zusammenarbeit mit dem Großunternehmen deutlich an Sichtbarkeit eingebüßt haben. So hatte beispielsweise Rheinmetall im Jahr 2022 den SPE Grand Innovation Award für unsere Arbeit erhalten. In der Kommunikation dazu wurde unser Name „Danto“ leider nur selten genannt. Aus dieser Ecke wieder herauszukommen und mit neuen Produktentwicklungen ganz neue Kunden zu akquirieren, das war mit Sicherheit die größte Herausforderung unserer Geschichte.
Leichtbauwelt: Solche Schwierigkeiten zu überwinden und aus ihnen zu lernen, ist eine harte Schule. Welche Stärke bringen Sie persönlich in ihr Unternehmen ein?
Dr. Anna Schwarz: Eine meiner größten Stärken ist sicherlich die Ausdauer und große Leidenschaft für unsere Produkte. Das hilft enorm. Aus der großen Leidenschaft lässt sich dann auch eine gewisse Leidensfähigkeit ableiten, die auf unserem Weg zweifelsohne notwendig war und ist. Und immer wieder wichtig: Zuversicht sowie gegenseitige Unterstützung!
Leichtbauwelt: Welche Herausforderung begegnet Ihnen derzeit am häufigsten – technologisch oder geschäftlich?
Dr. Anna Schwarz: Es gibt mehrere Herausforderungen, die man als junges Unternehmen mit einem hochinnovativen Produkt bewältigen muss. Auf der einen Seite ist es die Überzeugung, die man auf der Kundenseite erreichen muss. Dies ist mit einem so vielfältigen Produkt, wie einer Feder, sehr zeitintensiv. Auf der anderen Seite bauen die angespannte wirtschaftliche Situation in Deutschland und eine gewisse Innovationsmüdigkeit im Maschinenbau ebenfalls Hürden auf. Daher bemühen wir uns verstärkt auch um Märkte im Ausland.
Leichtbauwelt: Was haben Sie über Unternehmertum gelernt, das Sie vor der Gründung völlig unterschätzt hatten?
Dr. Anna Schwarz: Die Vielfältigkeit der Probleme, die einem begegnen, sind die größte Herausforderung. Ein tolles, funktionierendes Produkt ist noch kein Geschäft: Kunden überzeugen, sich um Investoren kümmern, Produktionsplanung und plötzliche Projektabbrüche, wie bei Rheinmetall, stellen Gründer vor zahlreiche Herausforderungen, die man erst als Unternehmer kennen- und im besten Fall zu bewältigen lernt.
Leichtbauwelt: Welche Kompetenzen oder Partner suchen Sie aktuell, um den nächsten Entwicklungsschritt zu gehen?
Dr. Anna Schwarz: Wir sind gerade im Gespräch mit zahlreichen Anwendern und planen in der nächsten Zukunft die ersten Großserieneinsätze. Dafür bereiten wir gerade eine zweite Finanzierungsrunde vor. Weiterhin unterhalten wir uns mit Unternehmen über Industrie 4.0, um auch in Deutschland konkurrenzfähig zu sein.
Leichtbauwelt: Welche Entwicklung hat für Ihr Unternehmen aktuell die höchste Priorität?
Dr. Anna Schwarz: Ganz klar die Kundengewinnung, denn wir wollen unsere erste Serienanlagen von Anfang an voll auslasten. Dies sichert uns ein stabiles Wachstum und einen höheren Bekanntheitsgrad.
Leichtbauwelt: Wo sehen Sie Ihre Technologie oder Ihr Unternehmen in fünf Jahren?
Dr. Anna Schwarz: In fünf Jahren werden wir in einigen Märkten bereits Technologieführer sein und das Potential unserer Produkte voll ausschöpfen. Die steigende Bekanntheit gibt dann neuen Schub für die Vergrößerung unserer Produktionskapazitäten und ermöglicht viele weitere Einsätze innovativer Federn aus GFK.
Leichtbau ist eine Schlüsseltechnologie für den Klimaschutz, weil …
~ … sich die Gewichtsersparnis deutlich im Logistikaufwand niederschlägt. Dazu liefert der Leichtbau eine Kerntechnologie zur klimaneutralen Energieerzeugung in Form von Windkraft.
Eine Entwicklung im Leichtbau, die wir heute unterschätzen, ist …
~ … die Vielfältigkeit der Einsätze. Momentan sind diese auf einige wenige Branchen beschränkt.
In fünf Jahren werden wir im Leichtbau …
~… deutlich mehr über Federn sprechen.
Die Leichtbau-Community sollte über unsere Innovation Bescheid wissen, weil …
~… wir die einzigen sind, die hochdynamisch – das bedeutet mit sehr großen Verformungen – belastbare Hochleistungsbauteile herstellen. Momentan bewegt sich der Leichtbau in statisch ausgelegten Teilen.
Leichtbauwelt: Welche Entwicklung im Leichtbau wird heute noch unterschätzt, über die wir in fünf Jahren alle sprechen werden?
Dr. Anna Schwarz: Ich persönlich hoffe auf hochleistungsfähige Harze auf biologischer Basis. So können wir unsere Märkte deutlich ausweiten und auf dem Gebiet des Umweltschutzes noch mal einen riesigen Schritt vorankommen. Auch das Thema Rückgewinnung von Rohstoffen wird immer wichtiger und weiter ausgebaut.
Leichtbauwelt: Wenn Sie einen Wunsch für den Leichtbau frei hätten – welcher wäre das?
Dr. Anna Schwarz: Der Stellenwert des Leichtbaus in der Gesellschaft hat den der Wirtschaft noch nicht erreicht. Wir im Leichtbau sind eine der innovativsten Branchen in Deutschland und auch weltweit, jedoch entspricht das Interesse weder der Wirtschaftsleistung noch der Zukunftsperspektive des Leichtbaus. Das zeigt sich auf der einen Seite in der Berichterstattung in allgemeinen Medien, aber auch bei der Suche nach Venture Capital.
Wie einst die Besteuerung von Fahrzeugen mit großem Hubraum zum Downsizing führte, sollten schwerere Produkte mit niedriger Effizienz höher besteuert und somit Investitionen in die Entwicklung leichterer und verbrauchsärmerer Produkte gefördert werden. Leichtbau müsste umfassender in das Verständnis politischen Handelns einfließen.
Der Mensch: Dr. Anna Schwarz
Persönlichkeit
Technischer Gestaltungswille, Risikobereitschaft und ein nüchterner Blick auf unternehmerische Herausforderungen prägen die Gründerin. Schwierigkeiten auf neuen Wegen betrachtet sie als Aufgaben, für die sich Lösungen finden lassen.
Ihr Weg zum Leichtbau
Die Maschinenbauingenieurin kam über die Entwicklung einer Feder aus Faser-Kunststoff-Verbund für die Automobilindustrie zum Leichtbau. Nach ihrer Promotion ergänzte sie ihr technisches Wissen durch betriebswirtschaftliche Kenntnisse.
Prägende Kompetenzen
Sie verbindet Konstruktion und Werkstoffwissen mit Industrialisierung und kaufmännischer Verantwortung. Diese Kombination bestimmt auch ihre Arbeit im Start-up.
Leichtbau-Haltung
Leichtbau bedeutet für Anna Schwarz, Bauteile grundsätzlich neu zu denken. Leichtbau ist dabei kein Selbstzweck, sondern durch Materialwahl und Konstruktion muss ein funktionaler Vorteil für die jeweilige Anwendung entstehen.
Kontakt zu Dr. Anna Schwarz:
Leichtbau auf den Punkt: Hochleistungsfedern aus glasfaserverstärkten Kunststoffen ermöglichen deutliche Gewichtseinsparungen, längere Lebensdauer und neue Konstruktionsfreiheiten für Maschinenbau und industrielle Anwendungen.