Nimm´s leicht! Schlüsseltechnologie Leichtbau und Faserverbundwerkstoffe

Bereits vor sieben Jahrzehnten begann man im Fahrzeugbau damit, als Alternative zu Stahlblechen leichtere Werkstoffe für einzelne große Formteile von Serienfahrzeugen zu verwenden. Das waren dann entweder Kunststoffe oder Aluminium. Leichtbau als Konstruktionsprinzip ist aber noch wesentlich älter. Man denke etwa an Leichtbau-Konstruktionen in der Luftfahrt oder sogar im Bauwesen. Im Fahrzeugbau haben die Bemühungen um geringere Flottenverbräuche respektive CO2-Emissionen für eine Intensivierung der Auseinandersetzung mit Leichtbau geführt. Die moderne Werkstoffforschung konnte die Palette an einsetzbaren Materialien stark erweitern – insbesondere durch die zahlreichen hinzugekommenen Faserverbundwerkstoffe. Nachdem sie sich zunächst in der Luft- und Raumfahrt bewährten, hat sich die Faserverbundtechnik auch am Boden gut etabliert. Faserverbundwerkstoffe stellen hier aufgrund der ihnen eigenen Kombination aus geringem Gewicht und hoher Festigkeit ebenfalls eine gute Alternative zu klassischen Werkstoffen dar und gewinnen nicht nur im Rennsport an Bedeutung.

Leichtere Autos – ja oder nein?

Kontrovers wurde in den letzten Jahren das Thema Gewichtsreduktion in Bezug auf Elektrofahrzeuge diskutiert. Ausgehend von der normalen Alltagserfahrung würde man erwarten, dass sich der Leichtbau bei den Reichweiten von E-Autos positiv bemerkbar macht. Das ist jedoch bloß bedingt der Fall. Dank der Energierückgewinnung beim Bremsen (Rekuperation) bewirkt umgekehrt ein höheres Fahrzeuggewicht eine vermehrte Stromproduktion. In Verbindung mit den effizienten Motoren der neuesten Generation kompensiert das den energetischen Nachteil bei der Beschleunigung zum großen Teil.

Doch es gibt zusätzliche Aspekte, die dafür sprechen, sich weiterhin um eine Senkung des Fahrzeuggewichts zu bemühen. Zum einen muss im Fall eines Unfalls bei größerer Masse mehr Energie abgebaut werden. Zum anderen bedeutet weniger Material einen Vorteil in puncto Nachhaltigkeit, weil bei der Herstellung Rohstoffe und Energie eingespart werden. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Umweltdiskussion in dieser Hinsicht zu veränderten Erwartungen von Konsumierenden führen und zudem die künftige Gesetzgebung beeinflussen wird.

Das HDT beschäftigt sich im Rahmen seines Weiterbildungsprogramms intensiv mit den Themen Leichtbau und Faserverbundtechnik beziehungsweise Faserverbundwerkstoffe. Das Seminar „Leichtbau im Maschinen- und Fahrzeugbau“ zum Beispiel setzt sich vorrangig mit faserverstärkten Werkstoffen und Faser-Kunststoff-Verbunden auseinander, erklärt Konstruktionsprinzipien im Leichtbau sowie Sandwichbauweisen und ihre Anwendung. Außerdem wird auf die Stabilität von Leichtbaustrukturen und die dynamische Belastbar- und Beanspruchbarkeit eingegangen.

Darüber hinaus widmet sich das HDT-Seminar „Faserverbundtechnik in Theorie und Praxis – Grundlagenseminar“ dezidiert der Klasse der Faserverbundwerkstoffe und bietet Teilnehmenden die Gelegenheit, eigene Objekte aus verschiedenen Materialien herzustellen und so wertvolle praktische Erfahrungen zu sammeln.

Autor: Michael Graef, 24.01.2022

 

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