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Foto: Universität Stuttgart / MPA
Ein Beispiel für leichte Hochleistungsbauteile ist dieser tiefgezogene und rührreibgeschweißte Aluminium-Stahl-Hybrid.

Nachhaltigkeit

Hybride Hochleistungsbauteile senken CO2-Emmissionen

Durch innovativen Leichtbau lassen sich CO2-Emmissionen deutlich reduzieren. In einem Forschungsprojekt stehen dafür hybride Hochleistungsbauteile im Fokus.

Um die Reduzierung von CO2-Emmissionen im Straßenverkehr zu unterstützen, zielt das Forschungsprojekt CO2-Hychain auf eine Reifegradsteigerung der Wertschöpfungskette hybrider Hochleistungsbauteile für den Automobil-Leichtbau. Und das CO2-Einsparpotenzial ist hier groß: Mit etwa 160 Mio t verursacht der Straßenverkehr circa 20 % des gesamten CO2-Ausstoßes in Deutschland. Eine Möglichkeit, diesen Wert zu senken, liegt in der Verringerung des Fahrzeuggewichts durch funktionalen Leichtbau. Das Forschungsprojekt „CO2-Hychain“ soll die Erforschung innovativer Leichtbaukonstruktionen vorantreiben und die bisherigen Lösungen zur Herstellung von hochfesten Aluminium- und hybriden Aluminium-Stahl-Tailor Welded Blanks weiterentwickeln.

Wie lassen sich CO2-Emissionen von PKW reduzieren?

Ziel ist eine erhebliche Verringerung der CO2-Emissionen von PKWs. In einem Konsortium aus drei Instituten der Universität Stuttgart und neun industriellen Partnern ist unter der Federführung der Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart (MPA) das Projekt CO2-Hychain erfolgreich gestartet. Mit einem Finanzumfang von 5,7 Mio. EUR und einer Laufzeit von drei Jahren handelt es sich um das bislang größte durch das Technologietransferprogramm Initiative Leichtbau (BMWi) geförderte Projekt. Im Rahmen des Forschungsvorhabens werden an der MPA unter Laborbedingungen entwickelte Lösungen zum Fügen von Blechplatinen aus Aluminium und Stahl durch Rührreibschweißen im interdisziplinären Forschungsverbund weiterentwickelt, skaliert und in die industrielle Praxis transferiert.

Durch Fügen von Aluminium und Stahl lassen sich die positiven Eigenschaften der beiden Werkstoffe wie z.B. hohe Festigkeit des Stahls und das geringe Gewicht des Aluminiums in positiver Weise kombinieren. Damit lässt sich das Gewicht von Fahrzeugkarosserien im zweistelligen Prozentbereich reduzieren, woraus sich erhebliche Treibstoff, Strom und CO2-Einsparungen ergeben.

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Foto: Universität Stuttgart / MPA Durch neue Materialien und Verfahren im Leichtbau können spätere CO2-Emmissionen im Straßenverkehr eingespart werden. Im Bild: Rührreibschweißen von Aluminiumblechen

Hybride Hochleistungsbauteile aus Aluminium und Stahl

Kernelemente des Vorhabens sind die Entwicklung von zwei sich komplementär ergänzenden Prototypen serientauglicher Produktionsanlagen für die Herstellung sogenannter Tailor Welded Blanks und Tailor Welded Coils, sowie ein entwickeltes Werkzeugkonzept, welches die als flache Platinen gefügten Bleche anschließend zu einem leichtbauoptimierten Bauteil durch Tiefziehen umformt.

Hybrid gefügte Materialverbindungen für den Leichtbau

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Als Vertreter der Universität Stuttgart sind neben der MPA auch das Institut für Umformtechnik (IFU) sowie das Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) in das Projekt eingebunden. Von industrieller Seite sind als Anlagenhersteller die Matec GmbH und Profilmetall Engineering mit dabei. Klaus Raiser GmbH & Co. KG sowie Preter CNC Dreh- und Frästechnik wirken in Konstruktion und Fertigung der Anlagentechnik mit und von Ceramtec werden verschleißbeständige Werkzeuge bereitgestellt. Für die Absicherung des Prozesses entwickelt die Optimess Engineering GmbH Konzepte zur zerstörungsfreien Prüfung. Als Entwicklungsdienstleister beteiligen sich außerdem csi entwicklungstechnik GmbH sowie die DYNAmore GmbH am Projekt. Die Voestalpine Automotive Components Schwäbisch Gmünd GmbH & Co KG unterstützt dabei, wie auch die Speira GmbH (ehemals Hydro Aluminium Rolled Products GmbH) mit Versuchsmaterial. Mit dabei sind darüber hinaus die Automobilhersteller Audi und Mercedes Benz.