Zukünftige industrielle Perspektiven im hochvolumigen Automotive Leichtbau

Ging man seit den 60er Jahren von dem Paradigma beliebig verfügbarer Energie aus (friedliche Nutzung der Kerntechnik, kommende Verfügbarkeit der Kernfusion), so ist die Begrenztheit globaler Ressourcen heute längst in das allgemeine Bewusstsein gerückt. Sozio-ökonomische weltweite Mega-Trends (vgl. Abb. 1) und daraus folgende europaspezifische Entwicklungstreiber (vgl. Abb. 2) erlauben es, einen methodisch gesicherten Blick in unsere globale Kristallkugel zu lenken und eine Vorstellung von sich abzeichnenden übergreifenden Veränderungen zu erhalten.

In den kommenden Jahren muss die Menschheit große globale Herausforderungen meistern – etwa den Klimawandel, eine wachsende Weltbevölkerung oder den Rückgang der biologischen Vielfalt. Es steht eine ökonomische Zeitenwende in der industriellen Ressourcenallokation bevor, ein Mega-Change, denn die Gewichtung der Ressourcen Energie und Rohstoffe wird sich für kommende Produkte und ihre Herstellung anders definieren.

Autor: Priv.-Doz. Dr.-Ing. habil. Lambert E. Feher

Zeitenwende in der industriellen Resourcenallokation

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Abb. 1: Priorisierte Mega-Trends in Wirkung auf Mobilität, Abb. 2: Europaspezifische Entwicklungstreiber

Gleichzeitig verändern sich Produkte in ihrer Preis- und Funktionsstruktur sehr dynamisch, wie auch ihre global unterschiedlichen Kundenerwartungen. Energie ist ein zunehmender Kostentreiber. Um eine globale Wettbewerbsfähigkeit nachzuhalten, muss die Energie- und Kohlenstoffintensität von Produkten und Prozessen sinken, wie verschiedene ökonomische Studien belegen. Die in Zukunft verfügbaren alternativen fossilen Energieträger (wie Shale Gas) werden bei aller Euphorie mittel- bis langfristig nur einen bremsenden Einfluss auf die Energiepreisentwicklung haben.

Mega-Chance verlangt Energieeffizienz

Da wir weiterhin von vergleichsweise hohen Standortkosten in der EU sowie der USA ausgehen können, muss eine erhöhte Planungssicherheit von Gesamtkapitalrenditen für unternehmerische Entscheidungen risikobehafteter Investitionsausgaben vorliegen. Hier stellt sich nun die entscheidende Frage: Wie kann die globale Wettbewerbsfähigkeit bei zunehmenden Standortkosten insbesondere in Bezug auf Energie- und Ressourcenkosten zukünftig gesichert werden? Eine Antwort im Mega-Change kann "Effizienz" lauten.

Nachhaltige Ressourcennutzung forciert neue Leichtbaulösungen

Effiziente und nachhaltige Ressourcennutzung treibt heute die Entwicklung neuer Leichtbaulösungen in allen Marktsegmenten voran. So werden herkömmliche Materialien wie beispielsweise Stahl zunehmend durch neue leichte Materialien mit erweiterten Funktionssortimenten und ihren effizienten Fertigungsprozessen substituiert. Leichtbau stellt sich im Effizienzprozess aber nur als eine Funktionseigenschaft von vielen dar. Technologisch entscheidend ist der Know-how-Vorsprung bei neuen Materialkombinationen und ihren effizienten automatisierten Produktionsmethoden. Es ist bereits heute eine zunehmende Tendenz hin zur Verwendung intelligenter Mischbaukonzepte (Multi-Materialansatz) zu erkennen.

Branchenspezifischer Kostenfaktor Leichtbautechnologie

Allerdings unterscheiden sich Luftfahrt und Automotive in ihren Materialreferenzen grundsätzlich (vgl. Abb. 2): Für die Luftfahrt sind die gewichtsspezifischen Energie-Kostenschwellen von C-Fasern zum Aluminium-Standard in etwa gleich, dieses erklärt den zunehmenden Einsatz von CFK von inzwischen über 50 Prozent im modernen Flugzeugbau. Dagegen sind im hochvolumigen Automotive die gewichtsspezifischen Energie-Kostenschwellen der C-Fasern um Größenordnungen vom Stahl-Standard entfernt.

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Prognose: Polymere Composites stehen vor dem Durchbruch

Zukünftig ist aber damit zu rechnen, dass neue Materialkombinationen insbesondere mit neuen polymeren (fossilen wie biobasierten) Kompositionen einen Durchbruch im hochvolumigen Automotive erzielen werden, denn polymere Materialien erlauben es, die Energie-Kostenbarriere bei geringerem Gewicht wie die C-Faser unterhalb von Stahl abzusenken. Die Schlüssel hierzu liegen im Grundverständnis der polymeren Materialgruppen und ihres produktspezifischen Multi-Material Einsatzes – gleichzeitig aber auch im Verständnis effizienter elektromagnetischer Prozess- und Qualitätsprüfmethoden bei der Herstellung und nach Durchlaufen des Produktlebenszyklus in der Rückgewinnung der chemischen Ausgangsstoffe (SMART – Sustainable MAterials Recycling Technology).


 Autor: Priv.-Doz. Dr.-Ing. habil. Lambert E. Feher

 

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