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Grundsätzlich gibt es im Leichtbau zwei Wege: Entweder man verbessert das Material so sehr, dass weniger davon benötigt wird. Oder man verringert das Gewicht über eine hybride Bauweise. Das ist eine Herausforderung für die Materialforschung. Die Open Hybrid LabFactory (OHLF) in Wolfsburg entwickelt deshalb seit knapp zwei Jahren Hybrid-Bauteile für die Massenfertigung. Ziel ist es, die optimale Kombination verschiedener Werkstoffe aus Stahl und Kunststoff zu finden.
Forschung für den Leichtbau
Damit diese neuen Stahl-Kunststoff-Materialien gelingen, müssen Hersteller und Produzenten ihr Wissen austauschen. Neben thyssenkrupp sind bei der OHLF unter anderem BASF, Spritzgießmaschinenbauer Engel, Pressenhersteller Siempelkamp, Zulieferer Magna und Volkswagen mit von der Partie. Die Fraunhofer-Gesellschaft und die Technische Universität Braunschweig koordinieren das Projekt. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert den Leichtbaucampus.
thyssenkrupp beteiligt sich mit neuartigen Stahlwerkstoffen. Das Unternehmen testet in Wolfsburg Vorentwicklungsprojekte aus dem eigenen Haus und bringt sie zur Serienreife. „Unser Ziel ist es, Leichtbau in Großserie zu bringen – und das bei extrem hoher Fertigungssicherheit“, sagt Dr. Lothar Patberg, Leiter des Bereichs Innovation bei thyssenkrupp Steel. In der OHLF gibt es beispielsweise eine Hybridformpresse, die so auch in der industriellen Fertigung zu finden ist. „Wir müssen für die Hybridbauweise aber auch neue Maschinen und neue Werkzeuge entwickeln“, erklärt Patberg. „Die OHLF soll einen ganzheitlichen Blick ermöglichen. Nur so können wir das Maximum aus der Stahl-Kunststoff-Bauweise herausholen.“
Stahl und Kunststoff intelligent verbinden
Untersucht werden beispielsweise Materialkombinationen, bei denen auf einem festen Stahlwerkstoff eine Kunststoffkomponente aufgebracht wird. Daraus entsteht ein Stahlprodukt mit Koppelschicht. Später lassen sich darauf über bekannte Prozesse wie Spritzguss oder Pressen z. B. carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) oder Verbundwerkstoffe anbringen. Der Stahl wird dabei durch eine spezielle Vorbehandlung so aktiviert, dass der Kunststoff eine dauerhafte Verbindung mit ihm eingeht. thyssenkrupp hat die dafür nötigen Prozesse entwickelt.
Insbesondere für die Herstellung von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor ist Leichtbau ein Weg, die EU-Obergrenzen für Kohlendioxid einzuhalten. Die leichten Hybride aus Stahl und Kunststoff eignen sich besonders für den Einsatz im Frontend oder für Cockpit-Querträger. In Zukunft könnte ein Stahlprofil mit angespritzten Kunststoffteilen in einem Schritt herge stellt werden und viele Bauteile integrieren. An dieser und weiteren Möglichkeiten arbeitet die OpenLabFactory in Wolfsburg. Damit die neuen Materialien schon bald in die Serienproduktion gehen können.
