7Nr 10 05 06 2015 Im Vordergrund der Forscher und Entwickler in der Automo bilindustrie steht der Leichtbau zur Energie und Kosteneinspa rung Hybridkonstruktionen er möglichen die rationelle Ferti gung multifunktionaler Leicht baustrukturen in denen die unterschiedlichen Eigenschaf ten der beteiligten Werkstoffe synergetisch nutzbar sind Leichtbau gilt als eine der Schlüsseltechnologien für die Zukunft des Automobilbaus Ver antwortliche in der Automo bilbranche setzen hierfür auf die Multimaterialbauweise Im Fokus stehen hoch und höchst feste Stähle Stahl Hybrid Bau weisen z B Stahl Aluminium Legierungen mit Leichtmetallen wie Magnesium und Aluminium reine Aluminium Strukturen Hybride aus Metall und Kunst stoff sowie faserverstärkte Car bon und Glasfaserstoffe Die Verbindung der Werkstof fe untereinander ist komplex Voraussetzung ist eine optima le Fügetechnik Darüber hinaus können OEMs Hybridbaustoffe nur dann effizient in Serie ein setzen wenn der Energiever brauch die Taktzeiten die Aus schussrate sowie die Personal kosten stimmen Sind diese Anforderungen erfüllt schätzen Experten das erreichbare Po tenzial zur Gewichtseinsparung auf 20 bis 40 ein Stahlproduzenten arbeiten mit Nachdruck an der Entwicklung neuer Materialien die sich für den Leichtbau eignen ohne an Sicherheit einzubüßen Die neu en Leichtbaustähle kombinie ren hohe Festigkeit mit guter Dehn und Bearbeitbarkeit und stellen eine kostengünstige Alternative zu konventionellen Stahlgüten dar Darüber hinaus sind homogene Materialei genschaften sowie hohe Ermü dungsbeständigkeit und Verar beitungskonsistenz erreichbar Eine häufige Anwendung im Au tomobilbau ist außerdem die Substitution von Stahl durch Aluminiumbleche Da die Materialkosten höher sind als bei konventionellem Stahlblech wird Aluminium in erster Linie in der Oberklasse eingesetzt Der Leichtbau Kon struktionswerkstoff Magnesi um hat sich im Vergleich zu Alu minium in der Außenhaut noch wenig etabliert Das Leichtme tall bedarf einer sorgfältigen Vorbehandlung Nur so können Magnesium Bauteile mit einem ausreichenden Korrosionsschutz ausgestattet werden Die Kos ten sind noch zu hoch für eine breite Anwendung Kontaktkorrosion minimieren Bei der Vorbehandlung und Lackierung von Metallhybriden sind die Prozesse an die Misch bauweise anzupassen Alumi nium besitzt eine hohe Korro sionsbeständigkeit Wird die Lackschicht beschädigt bildet sich durch den Luftsauerstoff automatisch eine Schutzschicht und die Werkstoffoberfläche ist vor Korrosion geschützt Prob lematisch bei der Metall Metall Hybridbauweise ist jedoch die Kontaktkorrosion Durch die Berührung der Metalle zersetzt sich aufgrund der elektroche mischen Spannungsreihe das unedlere Aluminium zuerst Durch die Auswahl von Legie rungen und Überzügen mit mög lichst ähnlichen Potenzialen kann die Gefahr der Kontakt korrosion bei Automobilen mi nimiert werden Da die Werkstoffe unter schiedliche Wärmeausdeh nungskoeffizienten besitzen tre ten Dehnungen durch die Wär meeinwirkung während der verschiedenen Trocknungspro zesse z B KTL Trocknung auf Diese können zu bleibenden Ver formungen der Einzelbauteile führen Mischkonstruktionen der bei den Komponenten Metall und Kunststoff sind stabil und leicht Sie profitieren von der größe ren Steifigkeit durch den Me talleinsatz und den vielseitige ren designtechnischen Möglich keiten durch den Kunststoff Stahl beispielsweise liefert ei nen hohen Elastizitätsmodul eine hohe Festigkeit und zeigt duktiles Verhalten Polyamid 6 Kunststoffe z B sind von Vor teil wegen ihrer hohen dyna mischen Festigkeit und ihrer guten Schlagzähigkeit bei Käl te und Hitze Ist der Kunststoff darüber hinaus mit Glasfasern verstärkt weist er eine nur ge ringe Kriechneigung auf und ist dimensionsstabil bei hoher Wärmeformbeständigkeit Hohe Materialvielfalt Zusätzlich zur synergetischen Nutzung der Eigenschaftspro file der beteiligten Verbundpart ner lassen sich vielseitige Funk tionsteile wie Schnappverbin dungen und Führungselemente integrieren und trotzdem bleibt das Gewicht der Bauteile gering Durch die Kombination der sehr verschiedenen Materiali en ergeben sich allerdings auch besondere Herausforderungen Konstrukteure müssen die Span nungsverteilung in einem Hy bridbauteil beachten die sich entlang der gesamten Prozess kette bis hin zur Lackierung auswirkt Geeignet dazu sind moderne FE Programme mit denen Bauteileigenschaften be rechnet werden können Insbesondere auf Grund der erforderlichen hohen Tempera turen bei den verschiedenen La ckierschritten sind die Relaxa tions und Retardationseffekte Inline Online Lackierfähigkeit des jeweiligen Kunststoffs zu beachten Während der Lackier prozesse darf sich das Kunst stoffmaterial nicht verändern damit keine Oberflächenstörun gen auftreten Die Eigenschaf ten des Kunststoffs sind daher im Vorfeld zu prüfen und mit dem Hersteller abzuklären Um stritten bleibt bis zu welchem Grad es sinnvoll ist Multimate rial Mischbau zu betreiben und welche Potenziale noch in den Materialien stecken sz Vincentz Network Hannover Redaktion besser lackieren Marko Schmidt Tel 49 511 9910 321 marko schmidt vincentz net www besserlackieren de Zukunftstechnologie Leichtbau Materialmix sorgt insbesondere im Automobilbau für Innovationen und Wachstum Der XL1 von Volkswagen Das 1 Liter Auto ist ein Innovationsträger für den Einsatz neuester Technologien und Materialien So besteht z B die gefertigte Karosserie zu weiten Teilen aus CFK Quelle Volkswagen AG weniger Gewicht pro Auto Dieses Potenzial sehen Experten wenn im Auto mobilbau multifunktionale Leichtbaustrukturen eingesetzt werden Im Fokus stehen hoch und höchstfeste Stähle Stahl Hybrid Bauweisen Legierungen mit Leichtmetallen reine Aluminium Strukturen Hybride aus Metall und Kunststoff sowie faserverstärkte Carbon und Glasfaserstoffe Welche Voraus setzungen dafür erfüllt sein müssen lesen Sie im Artikel auf dieser Seite 20 bis 40 Zahl des Tages Vorbehandlung Nasslackierung Pulverbeschichtung Fördertechnik Entfettung Fe Phosphatierung Zinkphosphatierung Aluminiumvorbehandlung Lackierkabinen Stände Abdunstzonen Nasslacktrockner Angelierzonen Umlufteinbrennöfen Infrarot Pulvereinbrennöfen Handhängebahnen Kreisförderer Power and Free Förderer Rollenbahnen Am Leitzelbach 17 D 74889 Sinsheim Tel 49 7261 934 0 Fax 49 7261 934 250 info noppel de www noppel de www xxl coat de www multi metall coat de Noppel Maschinenbau GmbH www besserlackieren de besser lackieren Benchmark Studie 2014 als Print oder PDF Ausgabe www besserlackieren de Shop In Zusammenarbeit mit Best Practice aus der LackierindustrieDR KLAUS ROTHS Volkswagen AG Eine besondere Herausforderung bei Verbundwerkstoffen stellen die unterschiedlichen Topografien der Substrate und deren Veränderungen bei den Herstellprozessen dar Vor aussetzung der Automobilindustrie für den Serieneinsatz ist eine perfekte Class A Oberfläche Selbst mit hochentwickel ten Werkstoffen wie BH Stählen und Aluminiumlegierungen ist dies nicht einfach zu erzielen Bei CFK Teilen drückt sich wegen der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungsko effizienten von Carbonfasern und Epoxidharz die Faser struktur an der Oberfläche durch Mit speziellen Oberflä chenbehandlungen bei der Herstellung von Sandwich Materialien ist diese Einschränkung vermeidbar Automobile Class A Appearance erzielen

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