Herr Prof. Hufenbach, welche Rolle spielt das Leichtbau-Symposium in Deutschland und Europa?
Das Symposium hat sich etabliert als branchenübergreifende Diskussionsplattform für den Austausch zwischen Wissenschaft und Wirtschaft. Es ist nationaler und internationaler Benchmark und Trendsetter. Entstanden ist hier beispielsweise das Dresdner Modell eines funktionsintegrativen Systemleichtbaus im Multi-Material-Design.
Wie lautet diesmal das Thema?
Im Mittelpunkt stehen „Innovative Leichtbaulösungen als Schlüssel zur Standortstärkung“ im globalen Wettbewerb. Dem ressourcenschonenden Systemleichtbau kommt hier eine Schlüsselrolle zu. Die Tagung soll als Forum für richtungweisende Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten sowie neuartige Geschäftsfelder dienen.
Welche Durchbrüche im Leichtbau erwarten Sie in den nächsten fünf Jahren?
Nicht nur aufgrund der werkstoffspezifischen Eigenschaften sondern insbesondere aus ökonomischen Gesichtspunkten werden immer häufiger intelligente Mischbauweisen branchenübergreifend in modernen Leichtbaulösungen Einzug halten, so dass der „Funktionsintegrative Systemleichtbau in Multi-Material-Design“ sowohl mittel- als auch langfristig die größte Perspektive besitzt.
Welche Herausforderungen erfordern noch Grundlagenforschung?
Aktuell stehen etwa Grenzflächenthemen und Fügetechniken für Multi-Material-Design im Fokus, ebenso wie zugehörige Fertigungstechnologien. Generell wird an den Fertigungsprozessen intensiv geforscht: sei es hinsichtlich der Verbesserung der Prozessintegration zur Erhöhung der Ressourceneffizienz, hinsichtlich der Durchgängigkeit von Prozessketten mit komplementären Fertigungstechnologien oder hinsichtlich höherer Stückzahlszenarien und robuster Prozesse.
Wie ist Deutschland in der automobilen Leichtbau-Technik international positioniert?
Deutschland ist für mich die mit Abstand führende Industrienation auf dem Gebiet des modernen, ökologischen und ökonomischen Systemleichtbaus mit gezieltem Materialmix. Vorreiter war Audi mit dem A8 in Space-Frame-Bauweise. Auch BMW hat mit seiner mutigen Entscheidung für den i3 und i8 und die weltweit erste Großserienfertigung von Elektroautos international Maßstäbe gesetzt. Aber auch VW ist es durch innovative Stahlbauweise gelungen, beim VW Golf die Gewichtsspirale umzukehren. Ähnliches gilt für Porsche und Daimler.
Was ist zu tun, um diese Spitzenposition zu halten?
Die anderen Länder schlafen natürlich nicht, sodass wir unsere gute Position nur zur nachhaltigen Technologieführerschaft ausbauen können, wenn wir weiterhin intensiv in Forschung und Entwicklung – in der Wissenschaft als auch in der Industrie – investieren sowie unser höchstes Gut, die klugen Köpfe, konsequent fördern und fordern.
Welches sind die wichtigsten Leichtbautrends in der Automobilindustrie?
Die aktuellen Trends lassen sich unter vier Schlagworten zusammenfassen: Funktionsintegration, Hybridisierung – sowohl von Werkstoffen als auch von Fertigungstechnologien –, neuartige, werkstoffgerechte Konstruktionskonzepte sowie ein ganzheitlicher Ansatz. Die gängige Praxis, nur isolierte Komponenten eines Fahrzeuges durch leichtere zu ersetzen, stößt heute an ihre Grenzen. In unserem InEco-Projekt betrachten wir daher zusammen mit Experten des Leichtbau-Zentrums Sachsen und von ThyssenKrupp das Fahrzeugsystem gesamtheitlich. Dieser holistische Ansatz führt zu einer innovativen, integralen Mischbauweise.
Welche Bedeutung besitzen die Produktionsprozesse?
Dem werkstoffgerechten, automatisierbaren, innovativen Herstellungsprozess mit hoher Digitalisierung und Vernetzung – Stichwort Fabrik 4.0 – kommt herausragender Stellenwert zu. Für noch junge Werkstoffe wie CFK und deren Verbunde, für die technologisch die Zukunft gerade erst begonnen hat, ist dies eine große Herausforderung und Chance zugleich.
Welche Leichtbauansätze werden sich vermutlich unter wirtschaftlichen Aspekten in der Automobilindustrie durchsetzen können?
Der holistische Ansatz, wie er etwa im InEco-Projekt verfolgt wurde, führt zu einer innovativen, integralen Mischbauweise. Dadurch lassen sich gegenüber konventionellen Bauweisen Fertigungs- und Fügeoperationen einsparen und auch mit hochwertigen Rohstoffen Fahrzeugkomponenten kosteneffizient produzieren. Denn um die Herstellungskosten für die im Ultraleichtbau eingesetzten Faserverbundbauteile, etwa kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK), auf ein Minimum zu reduzieren, lag ein Hauptaugenmerk auf der effizienten, großserienfähigen Prozessgestaltung.
Für die integrierende Mischbauweise in Multi-Material-Design wurden im InEco-Projekt neben dem generischen Karosseriedemonstrator auch vielfältige Einzellösungen entwickelt, etwa die Fahrzeugbodengruppe, der Vorderwagen die Heckklappe oder die Frontklappe. Die Frontklappe etwa bietet eine 75-prozentige Masseersparnis gegenüber konventionellen Motorhauben aus Stahl und erfüllt gleichzeitig die Anforderungen an Kopfaufprall sowie Brenn- und Splitterverhalten.
Erfordert der Leichtbau der Zukunft neue Fahrzeugkonzepte?
Ein Auto wird natürlich ein Auto bleiben und wird bis auf Weiteres die Räder nicht auf dem Dach haben – wenn man einmal von Gondelfahrzeugen absieht. Von daher sollte man Altbewährtes nicht allein um der Neukonzeption willen über Bord werfen. Aber trotzdem wird man nicht umhin kommen, Leichtbaufahrzeuge der Zukunft neu und mit einer gehörigen Portion Unbefangenheit zu konzipieren. Denken Sie nur an die Zukunftsvision des autonomen Fahrens.
Wie weit haben Sie sich mit ihrem InEco-Projekt vom klassischen Automobilkonzept entfernt?
Dieses ganzheitliche Fahrzeugkonzept ist komplett auf die Bedürfnisse der modernen Elektromobilität zugeschnitten. Neben einer optimierten Package-Gestaltung – wie beispielsweise der Nutzung des Mitteltunnels als Batteriecontainment – stellt auch der Werkstoffmix in der Karosseriestruktur eine Innovation im Fahrzeugbau dar. Die Tragstruktur des Fahrzeugs bildet etwa eine in kohlenstofffaserintensiver Hybridbauweise gefertigte Sicherheitszelle. Anders als im klassischen Automobilbau wird im InEco-Projekt die Strategie der Integralbauweise schon im Herstellungsprozess der Einzelbauteile beziehungsweise Baugruppen angestrebt.
Was bedeutet das für die Anzahl der Teile?
In unserem Projekt führt das zu einem Aufbau des Fahrzeugchassis aus nur acht Strukturbauteilen mit einem hohen Leichtbaugrad, einer geringen Gesamttoleranz und einem hohen Grad an Funktionsintegration. Durch die signifikante Verringerung der Anzahl der Karosseriebauteile werden kostenintensive Fügeoperationen im Rohbau auf ein Minimum reduziert. Dazu kommt noch eine konsequente Funktionsintegration: Im InEco-Projekt übernimmt jedes Bauteil gleich mehrere Aufgaben, sodass die Teilezahl von 350 auf 63 reduziert werden konnte.
