Leichtbau ist vor dem Hintergrund immer höherer Anforderungen an die Ressourceneffizienz technischer Produkte entlang des Produktlebenszyklus eine der wichtigsten Querschnittstechnologien.

Leichtbaumaßnahmen müssen in der Regel kostenneutral gegenüber den Status-Quo Lösungen sein. In kostensensitiven Anwendungsbranchen besteht die Forderung, dass Leichtbau ebenfalls zur Kostenreduzierung beitragen muss, bzw. die Forderung nach Kostenreduzierung sogar die Motivation für den Einsatz von Leichtbauwerkstoffen darstellt. Aufgrund der hohen Materialkosten im Vergleich von faserverstärkten Kunststoffen (FVK) zu metallischen Werkstoffen erfordert die Realisierung von belastungs- und kostenoptimierten Leichtbau-Komponenten in der Regel einen Materialmix aus verschiedenen Kunststoffen und/oder metallischen Werkstoffen (hybrider Leichtbau).

Durch die Kombination unterschiedlicher Werkstoffe, für deren Verarbeitung unzählige Verfahren und Verfahrenskombinationen zur Verfügung stehen, ergeben sich nahezu unbegrenzte Lösungsräume im Spannungsfeld zwischen Materialien, Konstruktion, Produktionstechnik und den spezifischen Anwendungs-anforderungen. Leichtbau als Plattform vereint daher sämtliche relevanten Schlüsseltechnologien zur Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit von hochtechnologiebasierten Industriestandorten wie Deutschland.

Um in den heute kurzen Entwicklungszyklen kostenoptimale Lösungen bereit stellen zu können, sind ein enger Erfahrungs- und Wissensaustausch sowie kooperative Entwicklungen notwendig. Zur Erforschung neuer Technologien sowie zur Bereitstellung von Know-how und Infrastruktur für den Transfer von Forschungsergebnissen an Unternehmen existiert auf dem Campus der RWTH Aachen ein Netzwerk aus Forschungsinstituten, das die gesamte Wertschöpfungskette des Multi-Material-Leichtbaus abdeckt. Die Vielfalt der Themen ist einzigartig und umfasst alle Bereiche von der Faserherstellung, der Kunststofftechnik der Dimensionierungs- und Anwendungsentwicklung bis hin zum Qualitätsmanagement.

Als Ergänzung dieser seit Jahrzehnten bestehenden Expertise wurde 2012 das Aachener Zentrum für integrativen Leichtbau (AZL) als Institut der RWTH Aachen von Prof. Dr.-Ing. Christian Brecher und Prof. Dr.-Ing Christian Hopmann gegründet. Das AZL fokussiert seine Forschung auf die Umsetzung von Prozessketten und greift hierfür auch auf die Expertise und Technologien auf dem Campus zurück. Die Strategie des AZL verfolgt den Ansatz, dass Werkstoff-, Prozess- und Produktionstechniker gemeinsam an neuen Technologien für die Herstellung wettbewerbsfähiger Leichtbauanwendungen forschen.

Das Technikum des AZL umfasst automatisierte Produktionsanlagen zur Umsetzung von Prozessketten. Durch die Verkettung von Produktionsprozessen lassen sich unterschiedliche Werkstoffe zu neuartigen Bauteilen verarbeiten. Neben der Motivation zur Kos-teneinsparung durch den Multi-Material-Ansatz werden dadurch aber auch Veränderungen in der Produktions-technik selbst umgesetzt. Bspw. wird derzeit am AZL eine Produktionsanlage realisiert, die selbständig die Konsequenzen von Fertigungsungenauigkeiten in jedem Prozessschritt auf die Bauteilfunktion bewerten und anschließend selbständig Maßnahmen zur Korrektur der Abweichungen planen und umsetzen kann. Somit ergibt sich ein Paradigmenwechsel von einer toleranzgesteuerten Produktion hin zu einer Regelung der Produktfunktion.

Neben der Forschung wird der Austausch zwischen den Forschungsinstituten und ca. 90 internationalen Industrieunternehmen im Rahmen der „AZL-Partnership“ unterstützt. In sechs themenbezogenen Workgroups und zusätzlichen Netzwerkveranstaltungen tauschen sich Forscher und Unternehmensvertreter regelmäßig über Ergebnisse aus ca. 100 parallel bearbeiteten öffentlich geförderten Forschungsvorhaben und Bedarfen aus. Diese Technology Push/Pull Strategie ist ein wesentlicher Innovationstreiber, die verfügbare Infrastruktur ermöglicht die direkte Umsetzung vom Konferenzraum auf die Anlagentechnik.

Vor wenigen Wochen ist eine revolutionäre Maschine, die im Rahmen eines s.g. Joint Partner Projects entwickelt wurde, mit der weltweit renommierten Auszeichnung, dem JEC Innovation Award in der Kategorie „Industry & Equipment“ ausgezeichnet worden. Joint Partner Projects werden im Rahmen der AZL-Workgroups zusammen mit den Firmen definiert. Die Projektkosten werden von den Firmen gemeinsam getragen, alle teilnehmenden Firmen erhalten Verwertungsrechte am IP.

Die wichtigsten Infos auf einen Blick:

Technologiebereich:
Werkstoff- und Produktionstechnologie für den Multi-Material-Leichtbau

Standort:
Aachen (Campus Melaten der RWTH Aachen)

Unterstützungsangebot:
F&E, Beratung, Netzwerken

Ausstattung und Services für Unternehmen:

• Sämtliche relevanten Fertigungs- und Prüftechnologien
• Großanlagen und automatisierte Fertigungszellen
• Definition und Management interdisziplinärer F&E-Projekte
• Kooperative Technologie- und Geschäftsentwicklung im Rahmen der AZL-Partnership
• Markt- und Technologiestudien
• CoWorking Bereiche auf dem Campus Melaten

Besonderheiten:
Neben der Entwicklung von Prozessketten entwickelt das AZL auch neue Maschinen (siehe auch 1. Platz JEC Innovation Award 2019). Ein wichtiger Service besteht in der Durchführung von interdisziplinären Projekten unter Einbindung mehrerer Forschungseinrichtungen, die aus einer Hand angeboten und geleitet werden. Die gesamte Kommunikation im Netzwerk erfolgt auf Englisch, dadurch sind in der AZL-Partnership Unternehmen aus 21 Ländern vertreten.

www.lightweight-production.de

Abbildung 1: Autonomes Produktionssystem mit 1.800 t Presse zur Regelung der Produktfunktion (© Campus GmbH / Moll)

Abbildung 2: Kernnetzwerk des AZL: 9 Forschungseinrichtungen und ein internationales Industrienetzwerk mit ca. 90 Partnerunternehmen aus 21 Ländern (© Campus GmbH)

Abbildung 3: Technologietransfer an einer Fertigungszelle mit neuartiger Laserbearbeitung zur Herstellung von hybriden Duroplast/Thermoplast Leichtbauteilen (© Fröls)