Pioniere der Leichtbauwelt – Rollformen von Composites-Gelegen zu CFK-Profilen

Durch Rollformen werden in der Regel Bleche aus metallischen Werkstoffen umgeformt. Dass sich mit diesem Verfahren aus Multiaxialgelegen auch Preforms für FVK-Profile fertigen lassen ist neu. Diese Technologie wurde von den beiden Gründern der Copro Technology, Arne Stahl und Henrik Borgwardt, am DLR entwickelt und zum Patent angemeldet. Warum damit aber weder kosteneffizient und automatisiert Spanten für die Luftfahrt noch Profile für den Automobilbau gefertigt werden und was damit Fahrradfelgen aus Carbon zu tun haben, erzählen die Gründer im Interview.

Bild oben: Die Gründer von Copro Technology und der Felgenmarke Lilienthal (v.l.) Henrik Borgwardt und Arne Stahl (Quelle: Copro Technology)

Am Anfang stand ein Forschungsauftrag aus der Luftfahrt mit dem Ziel, automatisiert Profile aus Faserverbundkunsttoffen durch Rollformen zu fertigen. Die entwickelte Fertigungstechnologie – vorgestellt auf Fachmessen – war derart vielversprechend, dass die wissenschaftlichen Mitarbeiter Henrik Borgwardt und Arne Stahl das Start-up Copro Technology aus dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ausgründeten.

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.

Leichtbauwelt: Das Rollformen kennt man eher aus der Blechverarbeitung, weniger als Verfahren zur Verarbeitung von Composites…

Arne Stahl: Das mag sein. Doch unser Produktionsverfahren eignet sich einfach gut, um Profil-Preforms aus trockenem Fasermaterial herzustellen. Aus diesen Preforms werden dann später die Leichtbauprofile für unterschiedliche Anwendungen. Der Vorteil ist, dass man mit unserer Technologie mehrere Faser-Lagen gleichzeitig mit großer Flächenausbringung pro Zeiteinheit automatisiert auslegen kann.

Henrik Borgwardt: Wir nutzen dazu flächiges und vergleichsweise günstig hergestelltes Material: vorkonfektioniertes Multiaxialgelege.

Leichtbauwelt: Aber für die Faserablage gibt es doch schon einige – auch schnelle – automatisierte Verfahren. Worin liegt der Zusatznutzen der Copro-Technologie für den Anwender?

Arne Stahl: Wir können mit dem Rollformen sehr effizient und hoch automatisiert Multiaxialgelege zu hochwertigen Bauteilen verarbeiten. Dabei sind Profil-Preforms auch mit komplexen Schnittgeometrien möglich. Für das Rollformen typisch ist außerdem, dass wir zum Umformen ohne Werkzeug auskommen. Ein weiterer Vorteil ist die Flexibilität der Technologie. Auf einer einzigen Anlage lassen sich ganze Produktfamilien herstellen – mit unterschiedlichen Breiten und Radien. Denn die einmal aufgebaute Produktionsstrecke zum Rollformen lässt sich an die geometrischen Anforderungen anpassen.

Henrik Borgwardt: Nehmen wir als Beispiel den Flugzeugspant. Dieser hat die Krümmung einer Ellipse und Dickensprünge zum Befestigen weiterer Bauteile. Häufig wurden in der Zeit, als das Entwicklungsprojekt aufgelegt worden war, die Spanten per Hand- oder Roboterablage gefertigt. Unsere Technologie kann dank des Multiaxialgeleges die Preforms der Profile werkzeuglos herstellen. Bereits das spart Kosten – Werkzeugkosten. Ein weiterer Pluspunkt ist die wesentlich höhere Fertigungsgeschwindigkeit: Mit 200 mm pro Sekunde dauert die Fertigung des Flugzeugspants mit der Copro-Technologie etwa zwei bis drei Stunden, während der Produktionsweg über die Handablage ungefähr einen Tag in Anspruch nimmt. Besonders hervorzuheben ist auch die Flexibilität des Verfahrens. Im Automobilbereich könnte man so auf einer Anlage Versteifungsprofile im Unterbodenbereich für unterschiedliche Plattformen – von Limousine bis SUV – produzieren.

Leichtbauwelt: Erzählen Sie uns, wie die Idee dazu entstanden ist?

Henrik Borgwardt: Den Anfang nahm die Copro-Technologie tatsächlich in meiner Diplomarbeit. Aufgabe war es damals, eine Maschine zu bauen, die in der Lage ist, unterschiedliche Preform-Profile für ein Sandwichbauteil als Rissstoppprofile zu fertigen. Die noch geometrisch einfachen, einlagigen Profile unterschieden sich in Höhe und Länge. Über diverse Weiterentwicklungen, eine verbesserte Automatisierung und das Verwenden von NCF ist die heutige Technologie entstanden. Die Bandbreite der Anwendungen für die Copro-Technologie ist aber noch viel breiter. Sie reicht von der Luftfahrt über die Windenergie bis hin zur Fahrradbranche.

Leichtbauwelt: Das heißt, Sie haben eine innovative Fertigungstechnologie entwickelt, die in Wachstumsmärkten eingesetzt werden kann. Und dennoch haben Sie sich zunächst für das Herstellen eines Produkts entschieden, statt die Technologie zu verkaufen. Warum?

Arne Stahl: Als sehr junges Unternehmen mussten wir schnell lernen, dass wir ohne Referenzen kaum Chancen zur Zusammenarbeit mit Großunternehmen aus der Luftfahrt oder der Automobilbranche bekamen. Diese Hürde war einfach zu groß. Deshalb haben wir uns für den Anfang auf den Sport- und Freizeitbereich fokussiert, der deutlich geringere Einstiegshürden mit sich bringt.

Henrik Borgwardt: Ja, es war für uns als Start-up unerwartet schwierig als Technologielieferant in der Automobil- und Luftfahrtindustrie Akzeptanz zu finden. Auch wenn die Technologie überzeugt, scheitern die Projekte häufig kaufmännisch an den verlangten finanziellen Sicherheiten, den gewünschten nachzuweisenden Liefersicherheiten oder möglichst umfangreichen Referenzen, die man als Start-up einfach noch nicht vorweisen kann. Deshalb haben wir schon früh die Entscheidung getroffen, nicht nur die Technologie zu vermarkten, sondern auch ein eigenes Produkt auf den Markt zu bringen: eine Fahrradfelge.

Leichtbauwelt: Woher kommt der Name für Ihr Unternehmen und der Markenname Lilienthal Bike?

Henrik Borgwardt: Otto Lilienthal ist der Pionier der Luftfahrt. Wir kommen aus der Luftfahrt und sehen uns als die Pioniere der automatisierten Verarbeitung von NCF (non-crimped Fabric – Multiaxialgelege aus Endlosfasermaterial) im Fahrradbereich.

Arne Stahl: … und Copro ist ein Akronym für Composite Profiles, für deren Herstellung aus NCF wir das Rollformen weiterentwickelt haben.

Leichtbauwelt: Was sind die Besonderheiten der Lilienthal Felge?

Henrik Borgwardt: Diese Felge ist „Made in Germany“. Und trotzdem ein Produkt, das preislich mit den Felgen aus Fernost konkurrieren kann. Außerdem können wir aufgrund der kurzen Lieferwege mit schnellen Lieferzeiten auf Kundenanforderungen reagieren. Und die kurzen Versandwege tragen im Sinne des Klimaschutzes zu einer niedrigeren CO₂-Bilanz des Endprodukts bei.

Arne Stahl: Wie auch für technische Bauteile verwenden wir für die Felge das Multiaxialgelege, das nicht nur besondere Eigenschaften mitbringt, sondern auch – und das ist für die Sportler wichtig – optisch einzigartig ist. Im Fahrradbereich sind wir vermutlich die einzigen, die dieses Faserhalbzeug verwenden, formen und dann im RTM-Verfahren aushärten. In der Fertigung nutzen wir mit der Copro-Technologie pro Schicht eine volle Lage, so dass deutlich weniger Schnittstellen und Überlappungen im Material entstehen. Außerdem können wir die Bohrungen für die Speichenlöcher exakt auf die Naben abstimmen.

„Wir können mit dem Rollformen sehr effizient und hoch automatisiert Multiaxialgelege zu hochwertigen Bauteilen verarbeiten.“
Arne Stahl

Leichtbauwelt: Ist die Felge leichter als andere Carbonfelgen? Steifer oder günstiger?

Arne Stahl: Nein, die Lilienthal-Felge ist nicht leichter als andere Carbonfelgen. Die Vorteile sind eher in der Optik und dem Produktionsstandort zu sehen. Ein weiterer Pluspunkt ist die zuverlässige, weil automatisierte Fertigung, die eine verbesserte Qualität hervorbringt und so für mehr Produktsicherheit sorgt. Tatsächlich lässt sich gerade dieser Aspekt auch auf andere Branchen übertragen und könnte dort noch leichtere Produkte ermöglichen. Denn dank der verbesserten Produktsicherheit kann mit geringeren Materialzuschlägen ausgelegt werden. Für die Flugzeugspanten ergibt das einen Gewichtsvorteil und eine Kosteneinsparung um etwa 30 Prozent für das Bauteil, wenn man die durch die Automatisierung erhöhte Produktivität mit einrechnet und mit denselben, ebenfalls aus CFK hergestellten Bauteilen vergleicht.

Leichtbauwelt: Wann wussten Sie, dass aus Ihrer Entwicklung am DLR ein Unternehmen werden könnte? Gab es so etwas wie einen „Point of no return“?

Henrik Borgwardt: Sicher war die Gründung mit einem Kribbeln im Bauch verbunden, weil man sich des vollen Unternehmerrisikos bewusst wird. Doch wir sind beide am DLR in diese Verantwortung hineingewachsen. Für mich persönlich stand aber schon im zarten Alter von 19 fest, dass ich irgendwann ein eigenes Unternehmen gründen werde.

Leichtbauwelt: Welche weiteren Entwicklungen planen Sie?

Arne Stahl: Kurzfristig werden wir unser Portfolio an Felgenmodellen ausweiten. Aktuell haben wir MTB-Felgen, E-Bike- und Gravel-Bike-Felgen werden folgen. Außerdem entwickeln wir neue Werkstoffkombinationen mit Carbonfaser-Gelegen. Künftig wollen wir weitere Mobilitätssektoren erschließen. Um das vorzubereiten sind wir derzeit als Partner in verschiedenen Forschungsprojekten der Luftfahrt und der Automobilbranche engagiert.

Leichtbauwelt: Das klingt spannend. Wo glauben Sie, wird Ihr Unternehmen mittelfristig sein?

Henrik Borgwardt: Mittelfristig werden wir unser Unternehmen im Markt für Fahrradfelgen etabliert und eine Marke aufgebaut haben, der Radsportler vertrauen. Außerdem ist es weiterhin unser Ziel, dass wir erste Anwendungen im Mobilitätsbereich nachweisen können.

Leichtbauwelt: Für welche Branchen – außer Luftfahrt und Automobil – könnte die Copro-Technologie noch interessant sein?

Arne Stahl: Als kosteneffiziente Produktionstechnologie kann sie sich auch in der Windenergie bei der Rotorblattfertigung als nutzbringend erweisen. Diese Anwendung könnte ich mir sogar sehr gut vorstellen, da auch hier noch sehr viel mit Hand gefertigt wird.

Henrik Borgwardt: Ähnliche Profile werden außerdem im Schiffbau verwendet. Auch hier könnte die Copro-Technologie zu einer verbesserten Kosteneffizienz beitragen. Aber nicht nur das: Als Fertigungsverfahren für unterschiedliche Verstärkungsprofile über Deck könnten leichte Copro-Profile aus CFK helfen, den Schwerpunkt der Schiffe tiefer zu legen.

Leichtbauwelt: Durch welche besonderen technischen Herausforderungen oder spannenden Projekte konnten Sie in der Vergangenheit dazulernen?

Arne Stahl: Eine große technische Herausforderung waren thermoplastische Faserverbundkunststoffe als Werkstoff. Denn beim Rollformen entstehen hohe Temperaturen, die dazu führen, dass das Material beim Umformen klebrig wird. Diese Herausforderung ist noch nicht ganz gelöst. Bei Bedarf stehen wir für die Weiterentwicklung des Rollformens thermoplastischer CFK-Profile als Partner mit unserem Know-How gerne zur Verfügung.

Leichtbauwelt: An welchen Hindernissen sind Sie in den letzten Jahren gewachsen?

Henrik Borgwardt: Corona war für uns eine echte Herausforderung. Homeoffice, Hygieneregeln und Produktivität für ein am Markt gerade eingeführtes Produkt unter einen Hut zu bekommen, war für uns als Start-up mindestens anspruchsvoll. Kurz vor Pandemiebeginn hatten wir auf der Euro-Bike die ersten Kontakte etabliert. Eigentlich war unser Plan als Lieferant für OEMs in den Markt einzusteigen. Doch der durch die Pandemie zögerliche OEM-Markt hatte wenig Interesse an neuen Produkten, die zu lösenden Aufgaben jener Zeit waren andere. Der Aufbau einer eigenen Marke ab Mitte 2020 war deshalb die einzige Möglichkeit das Unternehmen profitabel zu halten – und erwies sich im Nachhinein als Glückstreffer, denn wir haben dadurch viel gelernt und Lilienthal Bike ist auf einem sehr guten Weg.

Leichtbauwelt: Wie ergänzen Sie sich im Gründerteam?

Henrik Borgwardt: Schon während unserer Zusammenarbeit am DLR war früh klar, dass Arne der bessere Konstrukteur von uns beiden ist und seine Stärken in der Technik liegen. Als gelernter Kaufmann mit Maschinenbaustudium fallen mir dagegen Dinge wie Akquise, Projektmanagement und Verwaltung deutlich leichter.

Leichtbauwelt: Welche Tipps würden Sie denjenigen mitgeben, die gründen wollen?

Arne Stahl: Ein Proof-of -Concept und Proof-of Market – man sollte Technologie und Anwender genau unter die Lupe genommen haben, bevor man gründet.

Henrik Borgwardt: Gründen ohne unterschriebenen Vertrag und ohne tragendes Netzwerk ist sehr schwer. Einfacher wird es mit mindestens einem ersten Kunden.

Leichtbauwelt: Haben Sie selbst Leichtbau-Produkte im Einsatz?

Arne Stahl: Na, klar. Als Segler habe ich schon mehrere Boote selbst gebaut – und daher kommt auch meine persönliche Faszination für den Leichtbau.

Henrik Borgwardt: Und ich fahre ein leichtes Fully Cross Country Mountain Bike – auf Lilienthal-Felgen 😉. Die Felgen passen perfekt zum leichten Carbon-Rahmen, so dass das Fahrrad auf ein Gesamtgewicht von etwas über 8 kg kommt.

Leichtbauwelt: Welche Branchen treiben die Entwicklungen im Leichtbau nach Ihrer Ansicht voran?

Arne Stahl: Die Sport- und Freizeitbranche ist meiner Meinung nach ein großer Treiber für den Leichtbau, denn überall dort wo technische Hilfsmittel eingesetzt werden, müssen diese im Hochleistungssport besonders leicht und funktionell sein. Den größten Nutzen des Leichtbaus hat die Luftfahrt, weil die Kosteneinsparungen pro eingespartem Kilogramm besonders groß sind.

Henrik Borgwardt: Tatsächlich schätze ich die Innovationskraft des Sport- und Freizeitsektors ebenfalls als sehr hoch ein, weil die Flexibilität und Experimentierfreude dort besonders ausgeprägt sind. Und beides ist notwendig, um wirklich Fortschritte zu erzielen.

Leichtbauwelt: Sehen Sie eine Konkurrenz der Werkstoffklassen um das „Beste Leichtbaumaterial“?

Arne Stahl: Die Herausforderung im Leichtbau ist, für die Anwendung den besten Werkstoff herauszufinden. Das macht guten Leichtbau aus.

Henrik Borgwardt:  … und durch Hybride lassen sich Werkstoffe anwendungsspezifisch verbessern, weshalb das ein durchaus nachvollziehbarer Trend ist.

Leichtbauwelt: Welchen Herausforderungen begegnen Sie in ihrem Alltag, wenn es gilt, Anwender für Leichtbau und nachwachsende Rohstoffe zu begeistern?

Arne Stahl: Die Fachkenntnis über den Werkstoff Faserverbundkunststoff fehlt manchmal. Und mangelt es manchmal auch am Verständnis dafür, dass sich selbst mit faserverstärkten Kunststoffen nicht alle Parameter gleichzeitig optimieren lassen.

Henrik Borgwardt: Häufig fehlt auch die genaue Kenntnis zum Multiaxialgelege (siehe Kasten oben), was das Material auszeichnet und was es tatsächlich leisten kann. Ich glaube, das kann man in der Theorie auch nicht besonders gut erklären, man muss es gesehen und erfahren haben.

„Für unser Unternehmen wünsche ich mir nichts, sondern ich nehme mir etwas vor und arbeite darauf hin.“
Henrik Borgwardt

Leichtbauwelt: Welchen Beitrag können Sie mit ihrer Technologie zum Klimaschutz leisten?

Henrik Borgwardt: Definitiv einen hohen. Zum einen reduzieren wir durch die kurzen Transportwege den CO2-Footprint erheblich. Zum anderen verwenden wir ein Material, das von der Rolle kommt. Dieses ist soweit zugeschnitten, dass wir bei der Fertigung der Felgen so gut wie keinen Verschnitt mehr haben.

Leichtbauwelt: Wird dieser Beitrag von den Anwendern gesehen oder gar geschätzt? ?

Henrik Borgwardt: Ja, wir haben Kunden, die Wert darauf legen, Produkte „Made in Germany“ zu kaufen. Kurze Lieferzeiten und -wege – und manchmal auch die resultierende bessere Umweltbilanz – sind für die Kaufentscheidung wichtiger geworden.

Leichtbauwelt: Wenn Sie einen Wunsch für den Leichtbau oder ihr Unternehmen frei hätten, was würden Sie sich wünschen?

Henrik Borgwardt: Für unser Unternehmen wünsche ich mir nichts, sondern ich nehme mir etwas vor und arbeite darauf hin. Doch allgemein würde ich mir wünschen, dass Großunternehmen aus der Industrie Start-ups ernster nehmen und die Zusammenarbeit wirklich vorantreiben wollen. Mehr Risikofreude und eine größere Bereitschaft zu neuen Lösungsansätzen wie beispielsweise Joint-Ventures wären hier wünschenswert.

---

Firmenland

COPRO Technology GmbH

Unternehmen

Zum Profil im Firmenland