Massiver Leichtbau

Innovationsnetzwerk für Technologiefortschritt in Bauteil-, Prozess- und Werkstoff-Design für massivumgeformte Bauteile der Automobiltechnik

Als eine der Schlüsseltechnologien zur Reduzierung des Verbrauchs und damit der CO₂-Emissionen sowie der Steigerung der Fahrdynamik und des Fahrkomforts konzentriert sich der automobile Leichtbau bisher überwiegend auf die Fahrzeugkarosserie. Die Basis hierfür sind moderne Werkstoff- und Verarbeitungskonzepte, die im Großserienbau zum Einsatz neuer hochfester, gut umformbarer Stahlblechwerkstoffe führten.

Die Erfolge im Bereich der Fahrzeugkarosserie setzten sich bisher jedoch nicht im gleichen Maße bei anderen Komponenten eines Fahrzeugs wie dem Antriebsstrang und dem Fahrwerk fort, dessen Herstellung stark arbeitsteilig auf verschiedene Unternehmen und Branchen aufgeteilt erfolgt. Eine Initiative der deutschen Massivumform-Unternehmen und Stahlhersteller (www.massiverleichtbau.de) griff die Aufgabenstellung auf und hat bisher in zwei Studien durch eine konzertierte Aktion von beteiligten Unternehmen die Potenziale massivumgeformter Bauteile für den Leichtbau in einem Pkw und einem leichten Nutzfahrzeug aufgezeigt.

Der Forschungsverbund „Massiver Leichtbau – Innovationsnetzwerk für Technologiefortschritt in Bauteil-, Prozess- und Werkstoff-Design für massivumgeformte Bauteile der Automobiltechnik" – wurde im Zuge der zeitgleich ausgeschriebenen BMWi-AiF-Ausschreibung „Leittechnologien für kmU“ gegründet. Basierend auf den Erkenntnissen der oben beschriebenen Leichtbaustudien sowie auf Forschungsergebnissen laufender und abgeschlossener AiF-Projekte sollen innerhalb einer Laufzeit von drei Jahren die vorwettbewerbliche, branchenweite und sogar übergreifende industrielle Umsetzung innovativer Leichtbaukonzepte untersucht werden. So sollen durch integrative Ansätze bei der Betrachtung der konstruktiven Gestaltung von Demonstratorbauteilen, des gesamten Prozesses sowie des Werkstoffs die Leichtbaupotenziale massiv umgeformter Bauteile des Getriebes, Fahrwerks und der Leistungsübertragung ausgeschöpft werden.

Das Gesamtvorhaben gliedert sich in fünf Teilprojekte und wird jeweils von projektbegleitenden Ausschüssen der Industrieunternehmen unterstützt. Die Teilprojekte TP1 bis TP4 verbinden die Konzepte des Stoffleichtbaus, des Konzeptleichtbaus und des Funktionsleichtbaus mit den einzelnen, für die Massivumformung relevanten Feldern technischer Innovationen, deren Ergebnisse in Teilprojekt TP5 zu einem Gesamtkonzept und der übergreifenden Potenzialbewertung zusammengefügt werden.

Zur Bewertung der Umsetzung von Leichtbaukonzepten bedarf es in Bezug auf deren Wirtschaftlichkeit einer ganzheitlichen Analyse der kompletten Wertschöpfungskette und der damit einhergehenden Innovationsbeziehungen. Das schließt auch eine energetische und ökologische Produkt- und Prozessbewertung massivumgeformter Bauteile ein, die unter Berücksichtigung der Ergebnisse der anderen Teilprojekte und in engem Austausch mit den jeweiligen Teilprojektverantwortlichen des Forschungsverbunds erfolgen wird. Die technologische Potenzialanalyse unterstützt die Durchsetzung von Leichtbaukonzepten und untersucht simulationstechnisch den potenziellen Einfluss der summarisch ermittelten Gewichtsreduktion auf die Verbesserung der Energieeffizienz und der Fahrsicherheit. Der Fokus wird neben primären auch auf sekundäre Leichtbaueffekte gelegt. Im Rahmen der Lebenszyklusanalyse lässt sich dann die Nachhaltigkeit von verschiedenen Leichtbaukonzepten auf Gesamtfahrzeugebene analysieren und transparent bewerten. Dabei wird ein ganzheitlicher Ansatz gewählt, in dessen Rahmen Primärenergieverbrauch und CO₂-Emissionen über dem gesamten Lebenszyklus im Sinne eines Life Cycle Assessments (LCA) bilanziert werden.