zur Startseite

Leichtbau/Mobilität

Der Verkehr in Deutschland ist mit einem Anteil von 20,8 Prozent einer der Hauptverursacher klimaschädlicher Treibhausgas-Emissionen. Die Transformation des Verkehrssektors soll den Weg aus einer auf fossilen Brennstoffen basierenden, autozentrierten Mobilität weisen. 

Moderne Mobilität ist umweltfreundlich, ressourcenschonend und nachhaltig. Dazu gehören Maßnahmen wie der Ausbau des öffentlichen Nahverkehrs, die Förderung des Rad- und Fußverkehrs, alternative Mobilitätskonzepte wie das Carsharing, die Elektrifizierung des Verkehrs und die Einführung von emissionsarmen Antrieben wie Wasserstoff oder synthetischen Kraftstoffen.

Aber auch der Leichtbau spielt eine wichtige Rolle. Weniger Gewicht bedeutet weniger Energiebedarf. Weniger Energiebedarf leistet einen Beitrag zum Klimaschutz. Und das in verschiedensten Industriebranchen, z.B.:

  • Automobilindustrie
  • Schienenverkehr
  • Luftfahrtindustrie
  • Schiffs- und Bootsbau
  • Windkraftanlagen
  • Maschinenbau

100 Kilogramm weniger Gewicht reduziert den Kraftstoffverbrauch eines Autos beispielsweise um circa 0,5 Liter pro 100 Kilometer.

Unsere Showcases geben Einblicke in Forschung, Praxis und Initiativen im Netzwerk der AiF.

Langlebige Batteriekästen für Elektrofahrzeuge

 

    Problem

    • Die bisher relativ geringe Akzeptanz der Elektromobiliät liegt an der begrenzten Reichweite und den hohen Anschaffungskosten, die wesentlich auf die derzeitigen Energiespeicher zurückgeführt werden. 

      Wirkung

      • Mit Batteriegehäusen aus hochfesten Stählen in Leichtbauweise können geringere Materialkosten und Treibhausgasemissionen über den Lebenszyklus dieses Batteriekastens im Vergleich zum Aluminium erreicht werden. 
      • Dazu wurde eine wissenschaftlich abgesicherte Methode zur Bewertung des Langzeitverhaltens von Stahlklebverbindungen an Batteriegehäusen in Elektrofahrzeugen entwickelt. 
      • Die Forschungsergebnisse können in weiteren Branchen wie dem Anlagen- und Behälterbau genutzt werden. 

        Beitrag zur Transformation

        • Elektromobilität gilt als Schlüsselfaktor der klimafreundlichen Mobilität. 
        • Die Steigerung ihrer Akzeptanz trägt maßgeblich zur Reduzierung von Treibhausgasen bei. 

        Einbindung Mittelstand

        • 27 Unternehmen im Projektbegleitenden Ausschuss, darunter 7 KMU

        Das Projekt wurde im Programm zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz mit öffentlichen Mitteln unterstützt.

        Stabile Verbindung aus Faserverbund und Stahl

        Die Technologie FAUSST (Faserverbund-und- Stahl-Standardverbindung) ermöglicht  es erstmals, Faserverbundbauteile und Stahlbauteile mithilfe eines hybriden Gewirks ohne jedwede mechanische Sicherung sicher zusammenzufügen. Die so verbundenen Strukturen genügen auch den größten Anforderungen sowohl im Fahrzeug- und Schiffbau, als auch in der Luft- und Raumfahrt. Mehr Informationen im 4-minütigen Film.

         

          Problem

          • Die Verwendung von Konstruktionsteilen aus faserverstärkten Kunststoffen ist eine kluge Lösung für die Reduzierung von CO2-Emissionen im Verkehrssektor.
          • Ein Problem besteht jedoch in der Verbindung von Faserverbundstoffen mit Stahlbauteilen. Bislang werden diese Materialien zumeist verklebt oder verbolzt. 

            Wirkung

            • FAUSST steht für Faserverbund-und -Stahl-Standardverbindung.
            • Mit dieser innovativen Verbindungstechnologie können Faserverbundbauteile und Stahlbauteile mithilfe eines hybriden Gewirks erstmals ganz ohne mechanische Sicherung zusammengefügt werden.
            • Die so verbundenen Strukturen genügen höchsten Anforderungen sowohl im Fahrzeug- und Schiffbau als auch in der Luft- und Raumfahrt. 

              Beitrag zur Transformation

              • Das ermöglicht den Einsatz von Leichtbau für nachhaltigere Produkte, mit dem wichtigen Ziel, CO2-Emissionen im Transportgewerbe zu reduzieren. 

                Einbindung Mittelstand

                • 11 Unternehmen im Projektbegleitenden Ausschuss, darunter 6 KMU
                • Ausgründung des Start-ups Hyconnect GmbH in Hamburg

                Das Projekt wurde im Programm zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz mit öffentlichen Mitteln unterstützt.

                3D-gewebte Faser-Kunststoff-Verbunde

                Problem

                • Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) aus Hochleistungsfasern können die Leichtbauweise von Fahrzeugen, Windkraftanlagen oder Maschinen verbessern. 
                • Solche FKV-Teile werden jedoch in einem komplexen sequentiellen Vorformprozess hergestellt, der sehr zeit- und kostenintensiv ist. 
                • Das behindert in vielen Marktsektoren den Durchbruch in der Massenproduktion. 

                  Wirkung

                  • Beim 3D-Weben werden mehrere Lagen von Schuss- und Kettgarnen auf einer Webmaschine zu einem dicken Gewebe kombiniert. Zusätzlich kann eine Z-Verstärkung implementiert werden, die die Lagen miteinander verbindet.
                  • Dadurch können leichte FKV mit hoher Dauerfestigkeit unter dynamischen Belastungen hergestellt werden.

                    Beitrag zur Transformation

                    • Die Herstellungskosten von FKV werden durch die deutliche Reduzierung der Hauptschritte konventioneller Produktionsmethoden gesenkt.
                    • Das bedeutet Vorfahrt für klimaschonenden Leichtbau.

                    Einbindung Mittelstand

                    • 9 Unternehmen im Projektbegleitenden Ausschuss, darunter 8 KMU

                    Das Projekt wurde im Programm zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz mit öffentlichen Mitteln unterstützt.

                    Stromleitende Fügeverbindungen

                    Problem

                    • In Zukunft reichen die Ressourcen bestimmter Metalle nicht mehr aus, so dass die Verarbeitung recycelter Werkstoffe höchste Relevanz bekommt. Der Einsatz etablierter Fügeverfahren und Werkstoffkombinationen ist häufig nicht möglich.  Erfahrungen und wissenschaftlich validierte Verfahren fehlen, um die mechanischen und elektrischen Eigenschaften neuer Fügeverbindungen darstellen zu können. 

                        Wirkung

                        • Stromleitende Fügeverbindungen unter Verwendung recycelter Werkstoffe werden aktuell zu einem Kernthema der Energiewende. 
                        • Daher werden die stromleitenden Eigenschaften von z.B.  Clinchverbindungen aus Kupfer, Aluminium und deren Mischverbindungen aus Primär- und Sekundär-Werkstoffen untersucht und qualifiziert. 

                          Beitrag zur Transformation

                          • Die Qualifizierung ermöglicht Unternehmen die Anwendung in Bereichen der E-Mobilität, der Energiespeichertechnik, der Photovoltaik und Haustechnik.
                          • Wirtschaftliche und innovative Fügeverfahren bilden eine Voraussetzung für die ressorcenschonende Nutzung von (Leichtbau-)Materialien.

                            Einbindung Mittelstand

                            • 19 Unternehmen im Projektbegleitenden Ausschuss, darunter 7 KMU

                            Das Projekt wurde im Programm zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz mit öffentlichen Mitteln unterstützt.

                            Leichtbau für den Antriebsstrang von Fahrzeugen

                            Ein neues Werkstoffkonzept für Bauteile im Antriebsstrang führt erstmals in diesem Bereich zu einer Gewichtsreduzierung von bis zu 26 Prozent.
                            Mehr Information im 4-minütigen Film: Leichte Antriebe – Innovatives Leichtbaukonzept für Komponenten im Antriebsstrang.

                            Problem

                            • Bislang wird Leichtbau im Fahrzeugbau vorwiegend im Karosseriebau umgesetzt. 
                            • Im Bereich des Antriebsstranges kam es bisher zu keiner vergleichbaren Gewichtseinsparung, da die Veränderung von Werkstoffen immer Konsequenzen für die Konstruktion und Fertigung haben, die mit einem erhöhten Aufwand in der gesamten Prozesskette einhergehen.

                            Wirkung

                            • Es wurde ein innovatives Werkstoffkonzept entwickelt, das für Bauteile im Antriebsstrang eingesetzt werden kann und dort zu einer Gewichtsreduzierung von bis zu 26 Prozent führt. 

                            Beitrag zur Transformation

                            • Weniger Fahrzeuggewicht ist nicht nur im Hinblick auf steigende Kraftstoffverbrauche, sondern auch mit Blick auf elektrisch betriebene Fahrzeuge mit ihren schweren Akkus, eine effektive Maßnahme für mehr Effizienz. 
                            • Das schont Ressourcen und das Klima!

                            Einbindung Mittelstand

                            • 29 Unternehmen im Projektbegleitenden Ausschuss, darunter 10 KMU

                            Das Projekt wurde im Programm zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz mit öffentlichen Mitteln unterstützt.

                            AiF-Forschungsvereinigung

                            Forschungskuratorium Textil e.V. – FKT 

                            Zelluloseverbundwerkstoffe im Automotivsektor

                                  Problem

                                  • Um bisherige faserverstärkte Kunststoffe aus erdölbasierten Glas- oder Carbon-Verbundwerkstoffen mehr und mehr zu ersetzen, werden derzeit Naturfaserstoffe mit petrochemischen Matrices in der automobilen Innenverkleidung eingesetzt.
                                  • Bei diesen Systemen ist jedoch die Haftung an der Grenzfläche zwischen hydrophober Polymermatrix und hydrophiler Naturfaser sehr schwach.

                                   

                                  Wirkung

                                  • Entwicklung einkomponentiger Verbundwerkstoffe aus reiner Zellulose
                                  • Fasern und Matrixkomponenten bestehen aus Zellulose = hervorragende intrinsische Eigenschaften in Bezug auf die spezifische Festigkeit und Steifigkeit 
                                  • Automotivsektor werden rezyklierbare, biobasierte Werkstoffe zur Verfügung gestellt

                                  Beitrag zur Transformation

                                  • vollständige Recyclingfähigkeit der eingesetzten Werkstoffe
                                  • Forschungsergebnisse auch in andere Branchen transferierbar, z. B. Sport-, Freizeit- und Lifestyle-Produkte.

                                    Einbindung Mittelstand

                                    • 12 Unternehmen im Projektbegleitenden Ausschuss, davon 5 KMU

                                    Das Projekt wurde im Programm zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz mit öffentlichen Mitteln unterstützt.

                                    Bilder / Grafiken: © Canva