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Leichtere Autos: Dresdner Forscher lasern Metall und Fasern zusammen

Ging zwar nie in Serie, viele seiner Technologien flossen aber in spätere Serienfahrzeuge ein: Das InEco-Elektroauto vom ILK der TU Dresden. Foto (bearbeitet, freigestellt): Heiko Weckbrodt

Ging zwar nie in Serie, viele seiner Technologien flossen aber in spätere Serienfahrzeuge ein: Das InEco-Elektroauto, mit dem das ILK der TU Dresden neue Leichtbautechnologien demonstriert, Foto (bearbeitet, freigestellt): Heiko Weckbrodt

TU-Leichtbauer entwickeln neuartiges Schweißverfahren, das Metall und Kunststoff fügt und für umweltfreundlichere Fahrzeuge sorgen soll

Dresden, 21. Mai 2020. Damit die Fahrzeugindustrie bald leichtere und umweltfreundlichere Autos mit mehr Reichweite und weniger Sprit- oder Stromverbrauch konstruieren kann, haben Leichtbau-Forscher der TU Dresden ein neuartiges Laserschweiß-Verfahren für den Karosseriebau entwickelt. Mit der Methode der sächsischen Ingenieure lassen sich erstmals Kunststoffe und Metalle direkt verschweißen – ohne Schrauben oder andere Füge-Bauteile. Das hat das Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden mitgeteilt. Die Materialwissenschaftler selbst sehen darin eine „Sprunginnovation“, die den Fahrzeugbau gründlich umkrempeln kann.

„Großserientauglich in der Automobilindustrie“

Dieser Prozess könne „großserientauglich in der Automobilindustrie eingesetzt werden“, betonte ILK-Forscher Richard Grothe. Die Technologie erlaube hybride Fahrzeugstrukturen aus leichten Textilkunststoffen und Metallen.

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ILK Dresden:

Metallische Textilien per Laser mit Stahlteilen verschweißt

Die Dresdner Leichtbauer haben dafür auf Epoxidharz-Fasern basierende Textilien gelegt, in die sie metallische Streifen eingeflochten haben. Durch die metallische Oberfläche dieser „Faser-Kunststoff-Verbünde“ (FKV) war es möglich, sie per Laser mit Stahlblech oder anderen Metallbauteilen zu verschweißen. Solche eine Methode mache einen „intelligenten Leichtbau erst möglich“, unterstreicht das ILK. Denn dadurch können künftige Karosserien an wenig beanspruchten Stellen aus besonders leichten Materialien bestehen und an entscheidenden Punkten, an denen sie etwa Unfallkräfte aufnehmen müssen, aus Metall – wobei diese Abschnitte aber eben fest verbunden sein müssen.

Die Dresdner Leichtbauexperten haben mittels Laser leichte metallisierte Textilien (unten) mit Stahlblechen verschweißt. Die Kunststoffe können sich so auch mit anderen Metallen fest verbinden. Foto: ILK der TU Dresden

Die Dresdner Leichtbau-Forscher haben mittels Laser leichte metallisierte Textilien (unten) mit Stahlblechen verschweißt. Die Kunststoffe können sich so auch mit anderen Metallen fest verbinden. Foto: ILK der TU Dresden

Je leichter das Auto, desto geringer der Verbrauch und desto größer die Reichweite

Das Interesse der Automobilindustrie an besonders leichten und dennoch festen und preiswerten Bauteilen hat in jüngster Zeit zugenommen: Um die Umweltauflagen und Abgas-Grenzen der EU einhalten zu können, sind einerseits Verbrenner-Autos gefragt, die weniger Sprit verbrauchen. Dabei gilt die Faustregel: Je leichter das Vehikel, desto geringer der Verbrauch. Andererseits ist die Reichweite von Elektroautos immer noch recht gering – und das hängt mit einem alten Dilemma zusammen: Größere Batterien speichern zwar mehr elektrische Energie, sind aber enorm schwer. Für E-Autos führen daher vor allem drei Wege zu mehr Reichweite: bessere Akkus, besseres Energiemanagement und eine leichtere Bauweise für den Rest des Autos. BMW beispielsweise hat beim i3 und i7 auf sehr leichte Karbonbauteile gesetzt. Aber die sind nicht ganz billig und nicht gerade einfach zu verarbeiten und wiederzuverwerten.

TU arbeitet seit langem mit deutschen und koreanischen Autokonzernen zusammen

Daher bergen preiswerte Hybrid-Alternativtechnologien wie die vom ILK Dresden einiges Marktpotenzial. Das Institut wie auch die Uni im Ganzen arbeiten seit Jahren eng mit deutschen Autounternehmen wie auch mit koreanische Fahrzeugherstellern zusammen. Erst kürzlich hatten das ILK und seine Partner aus Fernost dafür ein neues Zentrum in den “Universellen Werken Dresden” eingerichtet.

Die „Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen“ (AiF) hatte das ILK-Projekt „Metall-FKV-Verbindung“ mit Geldern des Bundeswirtschaftsministerium unterstützt.

Autor: Heiko Weckbrodt

Quellen: ILK, Oiger-Archiv