Leichtbau als echte Alternative – ACstyria Leichtbautag 2020

Als Fachkongress und Leistungsschau der regionalen Wirtschaft hat der ACstyria Leichtbautag für LEAN einen besonderen Stellenwert und so waren unsere Spezialisten Franz Christoph Raith und Patrick Margreitner Teil der 100 Gäste und 24 Aussteller am 15.10.2020 am Red Bull Ring in Spielberg. Die Veranstaltung stand unter dem Motto „leicht, leistungsfähig, leistbar“ und bot interessante Gespräche sowie informative Vorträge rund um alternative Baustoffe respektive deren Einsatz in Produkten und Anlagen.

Aus den gewonnenen Erkenntnissen konnten wir unsere TOP 5 Zukunftsthemen für den Leichtbau definieren:

Holz als Leichtbaumaterial

Holz ist ein Werkstoff, den viele der Bau- oder Möbelindustrie zuordnen würden und weniger dem Leichtbau. Jedoch bietet Holz viele Potentiale als Material für den Einsatz im Leichtbau.

Das Forschungsprojekt WoodC.A.R. beschäftigt sich seit über fünf Jahren mit dem Thema Holz als technischen Werkstoff und präsentierte im Zuge des Leichtbautages die aktuellen Ergebnisse. Im Rahmen der Fachausstellung konnten sich die Besucher am WoodC.A.R.-Stand davon überzeugen, wie Leichtbau und Holz zusammenpassen. Weitere Infos zu WoodC.A.R.

Einsatz von Composite-Materialien im Leichtbau

Der Trend im Leichtbau geht dahin, vorhandene Materialien nicht nur durch leichtere Alternativen zu ersetzen, sondern intelligent zu kombinieren. Durch die Kombination von Werkstoffen können Materialpaarungen geschaffen werden, mit denen sich Eigenschaften hinsichtlich der idealen Geometrie und Technologie realisieren lassen.

Ein weiterer Vorteil von hybriden Materialien ist die Möglichkeit Naturfaserstoffe einzusetzen. Probleme, die beim Einsatz von Verbundstoffen wie zum Beispiel Carbon, auftreten sind das Recycling bzw. Trennen des Verbunds und die Entstehung von Schadstoffen im Brandfall. Eine mögliche Lösung dieser Probleme könnte laut Studie der Montanuniversität Leoben der Einsatz von Naturfaser-Verbundstoffen sein.

Oberflächenbeschaffenheit, die optimierte Fügetechnologien ermöglichen

Die Beschaffenheit von Oberflächen fällt einem nicht unbedingt als Erstes ein, wenn man an Leichtbau denkt. Die Firma Fronius konnte in einem Vortrag über Sauberkeit von Oberflächen aber zeigen, dass dieses Thema durchaus Potential für den Leichtbau hat.

Fronius stellte eine plasmabasierte Reinigung vor, welche eine materialunabhängige Oberflächenreinigung ermöglicht. Durch die gleichzeitige Oberflächenaktivierung können nicht nur Prozesszeiten optimiert werden, sondern auch bessere Hafteigenschaften für Klebstoffe oder Schweißvorgänge erzielt werden. Das wiederum kann sich positiv auf das Design von Bauteilgeometrien auswirken.

Bionischer Leichtbau mit additiven Fertigungsverfahren

Eine der vielen Herausforderungen im Leichtbau ist ein anforderungsgerechtes Bauteildesign. Sinus Pro verfolgt den Ansatz, dieses Problem durch die Kombination von Bionik (Übertrag von Phänomenen der Natur auf die Technik) und Numerik (Berechnung von Lösungen durch Algorithmen mit Hilfe von Computern) zu lösen.

Diese Lösungsvorschläge können dann mittels 3D-Druck relativ wirtschaftlich realisiert werden, um das Computermodell mit der Wirklichkeit zu vergleichen. Nachfolgend eine Darstellung, wie dieser iterative Prozess zur Produktoptimierung aussehen kann:

Hochfeste Stähle im Leichtbau

Aluminium und Kunststoff haben im hochfesten Stahl eine konkurrenzfähige Alternative, so der Tenor des Vortrages der voestalpine AG.

Das Kernthema war die Herstellung von Stählen mit sehr hoher Zugfestigkeit bzw. Streckgrenze, die dann, kombiniert mit einem durchdachten Profildesign, viel dünnere Wandstärken als herkömmliche Stähle ermöglichen. Dadurch können beachtliche Gewichtseinsparungen bei trotzdem hohen Festigkeiten erzielt werden.