Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Textilien in der Automobilproduktion: Leichtbau mit großem Gewicht

22.03.2012
Noch am Ende dieses Jahrzehnts sollen nach dem Willen der Bundesregierung eine Million Elektrofahrzeuge auf deutschen Straßen rollen.

BMW, Daimler, VW & Co. stehen mit der Einführung der Elektromobilität ein beispielloser technologischer Paradigmenwechel bevor, bei dem faserbasierte Werkstoffe eine der Hauptrollen spielen.


Flechtring einer Umflechtmaschine zur Herstellung von Preforms (textile Vorformlinge) u. a. für rohrförmige PKW-Bauteile (Quelle: ITA, RWTH bzw. ITV Denkendorf)


Simulation des Deformationsverhaltens von Glasfaser-Polyprophylen-Verstärkungsstrukturen (Grafik ITM Dresden)

Das in Berlin ansässige Forschungskuratorium Textil (FKT), Koordinator von 16 Textilforschungsinstituten in Bremen, NRW, Baden-Württemberg, Thüringen und Sachsen, benennt die Einsatzstrategien: „Textilforschung ist heute eine Materialwissenschaft“, so FKT-Geschäftsführer Dr. Klaus Jansen. „Faserbasierte Werkstoffe ergänzen und ersetzen Holz, Kunststoff, Metall oder Glas und sind aus dem Automobil nicht mehr wegzudenken.“ In den letzten Jahren habe sich die Textilbranche intensiv mit der Automobilbranche vernetzt und sei für diese ein unersetzbarer Partner geworden. Schon heute erwirtschaften rd. 50 mittelständische Textilunternehmen im Segment Fahrzeugbau-Zulieferindustrie mit gut 10.000 Mitarbeitern einen Umsatz von jährlich gut vier Mrd. Euro, bilanziert das FKT (www.textilforschung.de).

Wer Elektroautos produzieren will, muss die gesamte Wertschöpfungskette „Auto“ auf den Prüfstand stellen. Denn allein mit dem Austausch der Antriebssysteme ist es nicht getan. So paradox es klingt: Neben der Verbesserung von Batterien, Motoren sowie hybriden Antrieben wird der Leichtbau bei der Massenproduktion von Stromern die „gewichtigste“ Rolle spielen - nicht zuletzt dank superleichter und hochfester Hightech-Textilien. Kohlefaserverstärkte Hochleistungskunststoffe sind in der Luft- und Raumfahrt, bei Windrotoren oder Luxus-Sportwagen längst etabliert. Der hohe Anteil an manueller Fertigung sowie die langen „Back“-zeiten des vergossenen Kunstharzes machen sie jedoch viel zu teuer – ein Grund, warum derzeit von einer industriellen Serienanwendung im Automotive-Bereich noch keine Rede ist.

Vorgefertigte Komponenten nach Maß

Wissenschaftseinrichtungen wie das Institut für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen oder das Institut für Textilmaschinen und Textile HochIeistungswerkstofftechik (ITM) der TU Dresden arbeiten in enger Abstimmung mit Textilunternehmen und Autoherstellern jedoch daran, die Prozessschritte zu automatisieren und damit wirtschaftlicher zu gestalten. In Anlehnung an in der Autoproduktion genutzten „Tailored Blanks“, passgenauen Platinen aus Stahlblech, fertigt das ITA „Tailored NCF“: maßgeschneiderte Gelege, die unterschiedliche Dicken und Eigenschaften in einem einzigen Textil aufweisen. „Tailored Braids“ hingegen, die in einem automatisieren Umflechtverfahren entstehen, sind die Entsprechung zu den „Tailored Tubes“ (rohrförmige Bauteile mit verschiedenen Geometrien) im Fahrzeugbau. Die Strukturbauteile aus Kohlenstofffasern dienen als Fahrzeugunterböden oder Karosserieverkleidungen (Tailored NCF) ebenso wie als A-Säule, B-Säule oder Seitenschweller (Tailored Braids).

Mit seinem Preform-Center verfügt das Institut zusätzlich über eine Musteranlage, die im Kleinen einen Blick in die Autofabrik der Zukunft gewährt: Sie integriert alle relevanten Prozessschritte der automatisierten Herstellung textiler dreidimensionaler „Vorformlinge“ aus Textilfasern – Handhabung, Zuschnitt, Fügen. „Neben einem CNC-Zuschneidtisch verfügt die Innovation über einen 6-Achs-Knickarmroboter, und mithilfe eines Schnellwechselsystems können die Bearbeitungsköpfe vollautomatisch an den Roboter gekoppelt werden“, so ITA-Mitarbeiterin Britta Sköck-Hartmann. Die Qualitätssicherung erfolge durch Online-Messtechnik und digitale Bildverarbeitung.

Prof. Cherif: Mindestens noch zehn Jahre bis zu Großserien

Das ITM in Dresden koordiniert zu diesem Thema einen durch das Bundeswirtschaftsministerium und die Deutsche Forschungsgesellschaft geförderten Cluster. Der Verbund „Leichtbau und Textilien“ bündelt elf Vorhaben aus zehn deutschen Forschungseinrichtungen der Bereiche Textiltechnik, Textilmaschinenbau, Leichtbau, Kunststofftechnik, Fügetechnik und Polymerwerkstoffforschung. Institutsdirektor Prof. Dr.-Ing. Chokri Cherif weiß: „Konsequenter Leichtbau im Multi-Material-Design ist notwendig zur Reduzierung des Fahrzeuggewichts und somit des Verbrauchs.“ Textilbasierte Faserverbund-Werkstoffe seien hierfür unverzichtbar.

Ziel sei die serielle Herstellung „endkonturnaher“ und hochfester, mit innovativen Flecht-, Wirk- oder Webverfahren hergestellter Textilstrukturen. Diese Faserverbundbauteile sollen in tragenden Komponenten von Fahrzeugen (Fahrgastzelle), Verblendungsteilen (Kotflügel, Cabriodach) oder als Verstärkung bestehender Konstruktionen (Seitenaufprallschutz, Bodengruppenverstärkung, Crashabsorber im Frontbereich) zum Einsatz kommen.

BMW demnächst mit Fahrgastzelle aus Karbon

Wohin die „Technikreise“ geht, zeigt das Mega City Vehicle von BMW: Das Stadt-E-Mobil i3, es soll 2013 auf den Markt kommen, besitzt zwei völlig neu konstruierte Haupt-Funktionseinheiten: Das „Drive-Modul“ mit Elektromotor und Lithium-Ionen-Akkus ist aus Aluminium gefertigt und sitzt im Wagenboden. Die Fahrgastzelle, das „Life-Modul“, besteht komplett aus Karbon. So bringt der Stromer nur 1.250 kg auf die Waage, das durch den E-Antrieb bewirkte zusätzliche Gewicht wird mehr als ausgeglichen.

Die Forschungszentren sehen sich damit vor neue Aufgaben gestellt: Um das Anforderungsprofil der Autoindustrie zu erfüllen, müsse die Materialentwicklung mit der Erarbeitung zuverlässiger Simulationstools, neuartiger Reparaturlösungen sowie überzeugender Recyclingkonzepte einhergehen, so ITM-Chef Prof. Cherif. „Mit der Fertigung in Großserie ist in 10-15 Jahren zu rechnen.“

Leucht- und andere Hightech-Textilien im Auto

Doch schon jetzt vollziehen sich auf breiter Front in die Zukunft gerichtete FuE-Aktivitäten der „Textiler“ – vom Aufprallschutz für Fußgänger in der textilen Motorhaube, passiven und aktiven Leuchteffekten (Leuchthimmel, Schlossmulden, Verkleidungen), textilen Schaltern, intelligenten, mit Sensoren bestückten Sitzen, die Puls, Temperatur oder Ermüdungszustand des Fahrers messen, bis hin zu Fehlerdiagnosesystemen in der Bereifung. Das Institut für Textil- und Verfahrenstechnik ITV Denkendorf nimmt sich die Natur zum Vorbild: Aus bionischer Sicht (Bionik = Biologie und Technik) wird versucht, Wirkprinzipien aus Flora und Fauna auf Textil zu übertragen. So stellte das Institut seine Technik zur Verfügung, um erstmalig einen „textilen Pflanzenhalm“ zu realisieren - nach dem Prinzip, das hochelastische und superleichte Material nur dort einzusetzen, wo es gebraucht wird.

Noch einen Schritt weiter geht das ITCF Institut für Textilchemie und Chemiefasern, ebenfalls Denkendorf: Hier arbeiten die Chemiker an selbstheilenden Verbundkomponenten, analog zur Heilung von Knochenbrüchen. Nach einem Aufprall „repariert“ das Bauteil einen Riss quasi selbst. Noch in den Kinderschuhen steckt die Faserverstärkung von Metallen, wie z. B. keramikfaserverstärktes Aluminium aus Aachen – ein leichter Werkstoff mit hoher Zähigkeit, der sich z. B. für Bauteile im Verbrennungsmotor eignen könnte.

| Innomedia
Weitere Informationen:
http://www.textilforschung.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Automotive:

nachricht Verbesserte Leistung dank halbiertem Gewicht
24.07.2017 | Technische Universität Chemnitz

nachricht Hochschule Bochum und thyssenkrupp präsentieren Solar-Sportcoupé
06.07.2017 | Hochschule Bochum

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Automotive >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Scharfe Röntgenblitze aus dem Atomkern

17.08.2017 | Physik Astronomie

Fake News finden und bekämpfen

17.08.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Effizienz steigern, Kosten senken!

17.08.2017 | Messenachrichten