Autos Ressourcen schonend fertigen

Leichter, sparsamer, kostengünstiger – das ist die Devise. Und nach Möglichkeit auch noch mit Elektroantrieb. Autobauer müssen vielen Anforderungen gerecht werden. Forscher der Fraunhofer-Allianz autoMOBILproduktion unterstützen die Hersteller dabei und entwickeln unter anderem neuen Leichtbau-Komponenten fürs Auto. Auf der Hannover Messe stellen sie die Ergebnisse ihrer Arbeit in einem »gläsernem Auto« vor.

Autotür aus Magnesium
Ein Beispiel ist die Autotür aus Magnesium, die Forscher am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz entwickelt haben. Die Tür wiegt nur etwa 4,7 Kilogramm. Zum Vergleich: Die Stahlausführung bringt etwa 10,7 Kilo auf die Waage. Doch warum ausgerechnet Magnesium? »Magnesium ist weltweit in großen Mengen verfügbar, es lässt sich umformen und weist bei ähnlichen Strukturen – etwa einer Autotür – annähend gleiche Eigenschaften auf wie Stahl. Es hat beispielsweise eine vergleichbare Steifigkeit«, fasst Sören Scheffler, Gruppenleiter am IWU, zusammen. »Wir haben spezifische Umformtechnologien für Magnesium-Knetlegierungen entwickelt, damit sich der Leichtbauwerkstoff zukünftig serienmäßig für die Karosseriefertigung nutzen lässt.«

Wie lässt sich Material reduzieren? Welche recycelbaren und langfristig verfügbaren Werkstoffe kommen in Frage? Und welche ressourcensparenden Technologien und Anlagentechniken bieten genügend Potenzial für die Zukunft? Insgesamt zeigen die Forscher etwa 40 neue Entwicklungen – und damit einen Auszug aus der kompletten Herstellungskette, also von der Planung bis zum lackierten Fahrzeug. »Die Schwerpunkte unserer Exponate liegen in den Themenfeldern Karosserie, Powertrain, Interieur, Fahrzeugmontage, Methodenkompetenz und Produktionsforschung für die Elektromobilität«, erläutert Lars Koch, Koordinator der Allianz.

Tauchgleitgeschliffene Alufelge
Beispielsweise zeigen die Forscher eine tauchgleitgeschliffene Alufelge. Beim Tauchgleitschleifen bewegt man die Felge durch eine Schüttung aus Schleifkörpern, die mit einer bestimmten Frequenz bewegt wird. Wie beim Schleifpapier verwenden die Hersteller zunächst grobe Schleifkörper und tauschen sie in mehreren Schritten gegen immer feinere aus. Obwohl das Gleitschleifen eine gängige Technik ist, mangelt es bisher an klaren Vorgaben: Mit welcher Frequenz müssen die Schleifkörper erregt werden? Auf welche Art und Weise bewegt man die Felge hindurch? Welche Geometrien und Formen der Schleifkörper eignen sich am besten? Forscher des Fraunhofer-Instituts für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK in Berlin untersuchen nun die theoretischen Zusammenhänge und erfassen sie systematisch.
Neue Klebtechniken
Auch durch den Einsatz von neuen Fügeverfahren lässt sich die Autofertigung optimieren. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen haben ein Klebverfahren entwickelt, das eine deutlich schnellere Fertigung erlaubt, etwa beim Frontglas eines Scheinwerfers. Ein herkömmlicher Klebstoff braucht mehrere Stunden, bis er durch die Luftfeuchtigkeit ausgehärtet ist – während dieser Zeit muss der Scheinwerfer fixiert werden. »Wir nutzen einen Klebstoff, der zusätzlich durch Wärme aushärtet«, sagt Dr. Skupin, Forscher am IFAM. »Diesen erhitzen wir lokal mit einer Mikrowellenantenne, innerhalb von einer Minute härtet der Klebstoff aus und der Montageprozess kann weitergehen.« Der neue Klebstoff ist bereits einsatzbereit.
Fraunhofer-Allianz autoMOBILproduktion
Die Fraunhofer-Allianz autoMOBILproduktion bündelt die Kompetenzen von 17 Instituten, um die deutsche Automobilbranche bei Forschung und Entwicklung umfassend und kompetent zu unterstützen. Durch die thematisch komplementären Forschungsschwerpunkte der einzelnen Institute werden Innovationen entlang der gesamten Prozesskette der Fahrzeugherstellung schnell, ganzheitlich und nachhaltig realisiert. Die Allianz stellt sich den umweltpolitischen Herausforderungen wie Treibstoff- und CO2-Reduzierung, Elektromobilität und der Senkung des Materialeinsatzes und berücksichtigt dabei die wirtschaftlichen Aspekte – etwa den permanenten Druck zur Kostenreduktion. Die Geschäftsstelle des Verbundes befindet sich am Fraunhofer IWU in Chemnitz.

www.automobil.fraunhofer.de

Ansprechpartner:
Fraunhofer-Allianz autoMOBILproduktion
Lars Koch
Telefon: 0371 5397-1365
Lars.koch@iwu.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
Sören Scheffler
Telefon 0371 5397-1250
Soeren.scheffler@iwu.fraunhofer.de
Fraunhofer-Instituts für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK
Eckhard Hohwieler
Telefon 030 39006-121
Eckhard.hohwieler@ipk.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung
Dr. Jochen Skupin
Telefon 0421 2246465
Jochen.skupin@ifam.fraunhofer.de