Fahrzeugkarosserien werden heute aus Metall gebaut. Als leichtere,
klimafreundlichere Variante hingegen gilt Holz. Die Forschungsgruppe rund
um Prof. Dr. Lothar Kallien, Leiter des Gießereilabors der Hochschule
Aalen, hat nun ein neuartiges Gussverfahren entwickelt. Hier werden
Holzbauteile mit einer dünnen Leichtmetallschicht umgossen. Der
Verbundwerkstoff verfügt über optimale Eigenschaften für industrielle
Anwendungen – wie etwa für den Fahrzeugbau.
Während Autos früher in großen Teilen aus Holz gefertigt wurden, sind
Holzkomponenten heute lediglich noch aus ästhetischen Gründen im Innenraum
verbaut. Die Forschungsgruppe rund um Prof. Dr. Lothar Kallien von der
Hochschule Aalen will das Naturmaterial mit seinen physikalischen
Vorteilen der niedrigen CO2-Bilanz wiederaufleben lassen. Der
Wissenschaftler sieht in dem Verfahren die Zukunft des Karosseriebaus: „Es
wird mehr Holz in Autos verbaut werden, da bin ich mir sicher.“
Druckgießverfahren verbindet Holz und Metall
Das Team arbeitet an hybriden Holzstrukturen im Druckgießverfahren und
kombiniert dabei Holzstrukturen mit Leichtbaudruckgusslegierungen aus
Aluminium und Magnesium. Eine Herausforderung musste die Forschungsgruppe
zunächst meistern: Während des Druckgießprozesses wirken hohe Temperaturen
auf das Holz, das dadurch zu verbrennen droht. Ziel ist es, die thermische
Schädigung des Holzkerns mit einer speziellen Technik zu umgehen: durch
sehr dünnwandiges Umgießen. Mit dem Druckgießverfahren in Aalen ist dies
prinzipiell möglich. Für diese Anwendung muss es jedoch noch weiter
erforscht werden. So bliebe das Holz unversehrt und stabilisierte das
Bauteil von innen. Entstanden ist der Forschungsansatz aus Ergebnissen des
SmartPro-Projekts im Bereich Leichtbau, das vom Bundeministerium für
Bildung und Forschung gefördert wurde.
„Durch die Kombination von Holz und Metall erhalten wir einen
Leichtbaustoff, der die Steifigkeit des Bauteils erheblich verbessert und
gleichzeitig sehr leicht ist“, so Dr. Daniel Schwarz, Wissenschaftler aus
dem Forschungsteam. „Und genau deshalb wollen wieder zurück zu dem
Naturmaterial – einfach, weil es so viele physikalische Vorteile hat und
die CO2-Bilanz beim Fahrzeugbau erheblich verbessert.“ Dadurch, dass das
Material gleichzeitig leicht und sehr stabil ist, können auch sehr große,
komplexe Bauteile erstellt werden. Autohersteller wie Tesla arbeiten schon
an Karosserien, die aus einem einzigen Teil bestehen. Das spart in der
Fabrikation etliche Arbeitsschritte und spezialisierte Roboter. Leichter,
stabiler und umweltfreundlicher sind die druckumgossenen Holzeinlegeteile
also – aber stimmen die Bauteile auch in ihrer Qualität? Das überprüft
Kalliens Team mit Hilfe eines Computertomographen. So können sie das neue
Bauteil mithilfe von Röntgenstrahlung nach Fehlern untersuchen, ohne es
dabei zu beschädigen.
Neue Leichtbaulösungen sind interessant für die Industrie
Um innovative Leichtbaulösungen zu entwickeln und umzusetzen, ist eine
Kooperation zwischen Wissenschaft und Industrie essenziell: Die Forschung
liefert neue Fertigungstechnologien, während die Industriepartner die
Anwendungsfelder definieren und die neuen Techniken in die Praxis bringen.
Inzwischen haben etliche Unternehmen aus unterschiedlichen Branchen
Interesse an einer Zusammenarbeit mit der Forschungsgruppe. „Neben
Fahrzeugkarosserien kann unsere Entwicklung auch in vielen weiteren
Bereichen eingesetzt werden – beispielsweise in Motorsägen oder
Materialien aus der Luft- und Raumfahrt“, erklärt Kallien und betont: „Wir
freuen uns über die Zusammenarbeit mit Industriepartnern, die uns zeigen,
wo Bedarf in der Wirtschaft ist, und in welchen Anwendungen unsere
Technologie zum Einsatz kommen könnte.“
