Die Landesagentur für Leichtbau Baden-Württemberg präsentiert diese Innovation mit ihrem ThinKing im Dezember 2022. Mit diesem Label gibt die Leichtbau BW GmbH monatlich innovativen Produkten oder Dienstleistungen im Leichtbau aus Baden-Württemberg eine Plattform.

Auf einen Blick:

• CO₂-Footprint reduzieren: Weniger Materialeinsatz geht einher mit einem geringeren CO₂-Footprint in der Herstellungsphase. Das geringere Gewicht der Batteriemodule durch den leichteren Zellhalter bedeutet weniger CO₂-Emissionen in der Nutzungsphase.
• Raumsparend: Design for Performance – ein optimierter Wärmetransport und kleinere Abmessungen führen zu einer höheren Energie- und Leistungsdichte der Module sowie einer längeren Lebensdauer.
• Kosteneffizient: Das Produktdesign unterstützt Montage und Demontage.
• Recyclingfähig: Die verwendeten Materialien können nach der Nutzungsphase der Batteriemodule voneinander getrennt und recycelt werden.

Der ursprüngliche Batterie-Zellhalter wird aus einem Aluminiumblock gefertigt, in den zur Aufnahme der zylindrischen Batteriezellen viele einzelne Löcher eingebracht werden. Die einzelnen Zellen werden mit Silikon ummantelt, bevor sie an ihren Platz in der Zellhalterung eingefügt werden. Die Leichtbau-Variante des Zellhalters dagegen ist im Multi-Material-Design mit dem richtigen Material an der richtigen Stelle umgesetzt. Durch das Kombinieren des systemischen Leichtbaus mit detaillierten CFD (Computational Fluid Dynamics – fluiddynamische), thermischen und strukturmechanischen Simulationen sowie begleitender physisch-virtuell-gemischter Validierung entstand eine neue und verbesserte Systemlösung.

Im systemischen Leichtbau ist nicht das Gewicht der Einzelteile entscheidend. „Man betrachtet das Produkt unter funktionellen Gesichtspunkten als Gesamtsystem. Zu erfüllende Funktionen werden definiert und priorisiert. Trägt man die Bedeutung einer Funktion in Relation zu dem Massenanteil auf, der diese Funktion gewährleistet, ergibt sich eine Matrix zur Priorisierung für den Leichtbau, die durchaus über Bauteilgrenzen hinweg gehen kann“, beschreibt Marcel Nöller, wissenschaftlicher Mitarbeiter am IPEK – Institut für Produktentwicklung des Karlsruher Institut für Technologie (KIT) den ETWA (Extended Target Weighing Approach) als Methode des systemischen Leichtbaus. (Bild 2).

Die Wärme muss weg – für eine lange Lebensdauer mit hoher Leistung

Der Fokus der Entwicklung lag auf mobilen Anwendungen, in denen hohe Leistungen und die Fähigkeit zum Schnellladen gefordert werden und deshalb das Batteriemodul mit Flüssigkeit gekühlt wird. „Zur nachträglichen Elektrifizierung von Sonderfahrzeugen – beispielsweise kleineren Baustellenfahrzeugen, Funktionsfahrzeugen am Flughafen oder Kehrmaschinen benötigt man diese kleinen Batteriemodule – etwa 35 auf 70 Zentimeter Größe, die verteilt im Fahrzeug eingesetzt werden“, sagt Marcel Nöller. Der Zellhalter konnte deutlich verkleinert werden, was zunächst zu einer höheren Energie- und Leistungsdichte der Module führt.

Als wesentliche Funktion galt es deshalb, den Wärmetransport zu sichern, der insbesondere beim Schnellladen und für eine möglichst lange Lebensdauer der dichter gepackten Batteriezellen wichtig ist. Dazu eignet sich Aluminium sehr gut, denn es bringt nicht nur eine hohe Wärmeleitfähigkeit mit, sondern besitzt auch die notwendige Steifigkeit für ein Strukturbauteil. „Kunststoff eignet sich wiederum gut als elektrischer Isolator und zum Ausgleich von Toleranzen“, sagt Marcel Nöller. Das Design kombiniert deshalb recycelbare thermoplastischen Elastomere (TPE) mit dünnem Aluminiumblech als steife und primär wärmeleitende Komponente. Außerdem war eine grundsätzliche Gestaltänderung des Zellhalters notwendig, die einerseits die Modularität gewährleistet und zum anderen Möglichkeiten für ressourcenschonendere Herstellungsverfahren sowie die Serienfertigung mit einigen Hundert bis eintausend Stück pro Jahr ermöglicht.

Ressourcenschonende Herstellungsverfahren

Die tragende Struktur des Zellhalters besteht nun aus den Kühlkanälen sowie deutlich dünneren Aluminium-Streben zum Fixieren der Batteriezellen. Die Kühlkanäle können hierbei konventionell gefertigt oder im 3D-Druck gefertigt werden. Die Streben zur Fixierung der Zellen werden geformt und an die jeweiligen Kühlkanäle durch Laserstrahlschweißen angebunden. Zusammen mit den Zellen im Blockverbund wird so für die notwendige Steifigkeit des Zellhalters gesorgt. Zur elektrischen Isolation werden die gewellten Aluminiumbleche mit einem speziellen TPE beschichtet, das speziell für diese Anwendung durch das Institut für Kunststofftechnik (IKT) – Bereich Werkstofftechnik der Universität Stuttgart als Projektpartner ausgewählt und geprüft wurde. Das TPE übernimmt nicht nur die elektrische Isolation, sondern auch den Wärmetransport von und zu den Zellen. Die TPE-Beschichtung wird mittels Folienextrusion aus Granulat hergestellt.

Multi-Material-Design spart Gewicht, Kosten und CO₂-Emissionen

Im Vergleich zum bisherigen Zellhalter, der einige Kilogramm auf die Waage bringt, spart das neuentwickelte Multi-Material-Design auf diese Weise mehr als 60 Prozent an Masse ein und lässt sich gleichzeitig einfacher, schneller – und damit kostengünstiger – montieren, demontieren und reparieren. Es entsteht weniger Produktionsabfall und die verwendeten Materialien sind weitgehend recyclingfähig.

Durch die Gewichtseinsparung von über 60 Prozent gegenüber dem bisherigen Zellhalter muss diese eingesparte Masse während der Nutzungsphase im Fahrbetrieb nicht mitbewegt werden, wodurch weniger Energie, vor allem beim Beschleunigen benötigt wird. Diese Energieeinsparung führt zu einer höheren Reichweite und somit zu einem späteren Nachladebedarf. Daraus leitet sich ab, dass für die gleiche Reichweite weniger Strom notwendig ist und somit die entstehenden CO₂-Emissionen zur Stromerzeugung reduziert werden können.

Das Projekt wurde durch das Unternehmen Dipl.-Ingenieure Rainer & Oliver PULS GmbH initiiert und geleitet. Das IPEK – Institut für Produktentwicklung und das Institut für Kunststofftechnik (IKT) der Universität Stuttgart erarbeiteten die hier vorgestellte Lösung im Rahmen der Leichtbau Innovation Challenge 2019 der Leichtbau BW GmbH (gefördert vom Ministerium für Wirtschaft und Klimaschutz MWK Baden-Württemberg) in engem Austausch mit dem Projektinitiator.

Das Innovationsthema Leichtbau ist längst auch beim Bund angekommen, der es verstärkt aufgegriffen hat. Durch die Initiative Leichtbau des Bundes besteht nun die Chance für eine höhere Sichtbarkeit der Leichtbauaktivitäten in Baden-Württemberg auf nationaler und europäischer Ebene. Das verschiebt die Prioritäten bei der landesseitigen Begleitung des Leichtbaus. Die ursprüngliche Mission, den Leichtbau über die Landesgrenze hinaus sichtbar zu machen, ist erfüllt. Baden-Württemberg ist dank der Leichtbau BW im Leichtbau stark aufgestellt – sowohl in der Forschung, als auch in der Wirtschaft.

Innovationsdynamik entsteht durch Anpassungs- und Veränderungsbereitschaft. Vor dem Hintergrund der aktuellen Entwicklungen – insbesondere auf Bundesebene – hat sich die Landesregierung entschlossen, die landesseitige Begleitung des Innovationsthemas Leichtbau neu auszurichten. Vor diesem Hintergrund hat die Landesregierung beschlossen, die operative Tätigkeit der Leichtbau BW zum 31. Dezember 2022 zu beenden und die Förderung des Leichtbaus im Land in ein neues Format zu überführen. Das Innovationsthema Leichtbau wird angesichts des stetig steigenden Innovationsdrucks für ressourcen- und energieeffiziente Technologien auch weiterhin eine hohe Priorität in Baden-Württemberg besitzen.

Während der vier Messetage machte die Formnext 2022 die Metropole Frankfurt am Main zum internationalen Innovationszentrum des weltweiten Additive Manufacturing und der modernen Industrieproduktion. Mit mehr als 800 Ausstellern auf vier Hallenebenen hat die Weltleitmesse dabei neue Maßstäbe gesetzt: Zu den zahlreichen Weltpremieren und innovativen Entwicklungen zählten unter anderem neue AM-Technologien, neue und verbesserte AM-Systeme sowie neue Materialien von Holz bis Keramik, Softwarelösungen, Dienstleistungsangebote und Lösungen für die Nachbearbeitung.

Zur positiven Bilanz hat außerdem ein spannendes Rahmenprogramm beigetragen: Zahlreiche Sonderschauen, Symposien und weitere Events boten den Besucher*innen die Möglichkeit, in unterschiedliche Bereiche der additiven Fertigung und in verschiedene Anwendungsindustrien einzutauchen und neueste Entwicklungen zu diskutieren. In Frankfurt wurden zudem wichtige Antworten auf drängende industrielle Zukunftsfragen wie dezentrale Produktion, sichere Prozessketten, Effizienz und Nachhaltigkeit vorgestellt.

„Einmal mehr hat sich gezeigt, dass die Formnext für die Fachwelt eines der Branchenhighlights des Jahres ist“, betont Dr. Wolfgang Seeliger, Geschäftsführer der Leichtbau BW GmbH. „Um das Potenzial des industriellen 3D-Drucks für leichtere sowie funktionsoptimierte Bauteile voll auszuschöpfen, sind verbesserte Technologien, neue Werkstoffe sowie digitale Dienstleistungen gefragt. Die vor Ort gezeigten Lösungen und Innovationen führen deutlich vor Augen, wie intensiv AM mittlerweile in anspruchsvollsten industriellen Anwendungen genutzt wird.“

Aussteller aus Baden-Württemberg präsentieren zahlreiche Innovationen
Wie das Ganze in der Praxis aussehen kann, haben unter anderem die Partnerunternehmen der Leichtbau BW demonstriert: So ermöglicht die von der Rosswag GmbH aus Pfinztal entwickelte Online-Plattform „Addimap“ den unkomplizierten Handel mit Prozessparametern und validierten Werkstoffdaten. Darüber hinaus bietet die Karl Späh GmbH & Co. KG aus Scheer als einer der ersten Dienstleister am Markt die spezielle Kombination des Multi-Jet-Fusion-Fertigungsverfahrens mit Polypropylen für den breiten Markt an. Dieser Werkstoff überzeugt neben günstigen Materialkosten unter anderem mit einer hohen chemischen Beständigkeit.

Neue Ergebnisse aus der AM-Forschung zum Anfassen präsentierte außerdem der InnovationsCampus Mobilität der Zukunft (ICM): Die Forschenden der Universität Stuttgart und des Karlsruher Instituts für Technologie haben auf der Messe das Leichtfahrzeug „eVee“ vorgestellt, das mit neuartigen Elektromotoren aus der additiv-subtraktiven Fertigung ausgestattet ist.

Die beiden sinterbasierten 3D-Druck-Technologien Cold-Metal-Fusion und MoldJet stehen derweil bei der MIMplus Technologies GmbH im Fokus: Exemplarisch zeigten die Vertreter*innen des Unternehmens aus Ispringen einen filigranen Drehsteller in futuristisch anmutender Optik. Einen weiteren spannenden Ansatz verfolgt die Murtfeldt Additive Solutions GmbH: Mit MurSint® PA12 blau stellte die Ideenschmiede aus Tübingen ein neues Material für den lebensmittelechten 3D-Druck vor, das auch für Anwendungen in der Pharmaindustrie geeignet ist.

Die Landesagentur für Leichtbau Baden-Württemberg präsentiert diese Innovation mit ihrem ThinKing im November 2022. Mit diesem Label gibt die Leichtbau BW GmbH monatlich innovativen Produkten oder Dienstleistungen im Leichtbau aus Baden-Württemberg eine Plattform.

Auf einen Blick:

• CO2-Footprint reduzieren: Urbane Fassadenbegrünung erhöht die Lebensdauer der Gebäude, speichert CO2 und produziert Sauerstoff.
• Energiesparend: Die Energiekosten für die Gebäudeklimatisierung lassen sich halbieren.
• Leichtbaupotenzial erschließen: Wärmedämmung und Schallschutz durch Begrünung unterstützt ressourcenschonendes Bauen.

Beim ersten Anblick des GraviPlant ist die Versuchung groß, den Blickwinkel um 90 Grad zu drehen, denn horizontal wachsende Pflanzen sind in unserer Realität nicht vorgesehen. In diesen Pflanztöpfen wachsen baumartige Hochstämmchen nicht senkrecht nach oben, sondern im rechten Winkel bis zu einer Tiefe/Höhe von etwa zwei Meter von der Fassade weg.

„Der GraviPlant ist eine Kombination aus Technik und Pflanze. Das Hochstämmchen wird in seiner Verankerung langsam gedreht, so dass es die Schwerkraft von allen Seiten wahrnimmt und horizontal in den Raum wächst – bei gebremstem Längenwachstum“, erklärt Dr. Alina Schick, Beraterin in Strategiemanagement und Produktplanung der Visioverdis 2.0 GmbH das horizontale Wachstum der Pflanzen.

Fassadenkühlung und Schallschutz sparen Energie und Baustoff
Der GraviPlant bringt somit Ökologie und Technologie in urbane Räume: mehr Wärme- und Schallschutz für Fassaden, die dadurch materialeffizient und dem Leichtbaugedanken folgend aufgebaut werden können. Bei einem begrünten Gebäude können im Vergleich zu einem unbeschatteten Gebäude die Energiekosten pro Quadratmeter und Jahr aufgrund der Evaporationskühlung fast halbiert werden1. Das hat Marco Schmidt, Technical University of Berlin, Institute of Architecture, Section Building Technology and Design in jahrelanger Forschung nachgewiesen. Dazu trägt vor allem der geringere Energieverbrauch für die Gebäudekühlung im Sommer bei.

Klimaschutz und besseres Klima
Eine Fassadenbegrünung wirkt aber nicht nur wie ein Hitzeschild. Hinzu kommt, dass das Baumaterial durch die Begrünung mit einem sich selbst erneuernden Schutzmantel versehen wird, der gegen Witterungseinflüsse, Luftverschmutzung und UV-Strahlung schützt. Die Lebensdauer der Gebäudehülle wird dadurch verlängert, wodurch der CO2-Fussabdruck sinkt. Zudem filtern die Pflanzen Schadstoffe und produzieren Sauerstoff für eine bessere Luft. CO2 dagegen wird in die Biomasse eingebunden und der Umgebung entzogen. Feinstaub wird gebunden und mit Regenwasser abgeführt.

In Verbindung mit wandnahen Begrünungssystemen wird gar eine Mehrschichtbegrünung an Fassaden möglich, da das Sonnenlicht durch das horizontale Wachstum bis an die Fassade an die fassadengebundene Begrünung durchdringen kann. Sowohl der Kühlungseffekt als auch die Wirkung auf das Wohlbefinden des Menschen steigert sich mit der ökologischen Vielfalt und der Wahrnehmung eines Ökosystems unterschiedlicher Höhen aus Staude, Strauch und Baum.

Ein Topf mit Köpfchen
Der GraviPlant selbst versorgt die Pflanze spezifisch, automatisiert und digital gesteuert auf ideale Weise mit Wasser und Nährstoffen. Der als Topf-in-Topf-System ausgeführte Pflanztopf versorgt und dreht die Hochstämmchen. Der innere Topf – der Pflanzenbehälter – enthält Substrat, Sensorik und Wurzelwerk. Er wird auf eine statische Einheit aufgesteckt, die wiederum in der Fassade befestigt und verkleidet ist. Diese beinhaltet beispielsweise den Motor, Bewässerungstank, Getriebe, Hohlachse und die Elektronik. In der Fassade sind gedämmte Aussparungen vorzusehen, in die die GraviPlant eingebaut sowie mit Wasser und Strom versorgt werden. Zweimal pro Jahr ist eine technische und gärtnerische Kontrolle notwendig.

Weiteres Leichtbau-Entwicklungspotenzial
Von den ersten Entwürfen bis zum heutigen Entwicklungsstand konnte die Visioverdis 2.0 GmbH das Gewicht des mit Substrat gefüllten GraviPlants von 160 Kilogramm auf unter 100 Kilogramm bereits reduzieren. Das Leergewicht liegt derzeit bei etwa 37 Kilogramm. Erreicht wurde dies vor allem durch ein verbessertes Layout und eine dadurch mögliche Verkleinerung des Systems. Die technische Komponente des aktuellen GraviPlant benötigt eine Fläche von 42 x 42 Zentimeter und ist 60 Zentimeter lang. „Derzeit nutzen wir rostfreien Stahl, sind aber auf der Suche nach einem nachhaltigen, steifen und leichten Material, das gleichzeitig beständig genug ist, um den GraviPlant noch leichter zu machen“, sagt Dr. Alina Schick. „Ein nächster Entwicklungsschritt werden außerdem leichtere anorganische Substanzen für das Substrat sein, da dieses doch einen hohen Anteil am Gewicht ausmacht.“

Über Visioverdis 2.0 GmbH
Visioverdis 2.0 GmbH entwickelt Greentech-Produkte für den urbanen Lebensraum. Das Unternehmen verknüpft das Potenzial aus Pflanzen und Technologie zu innovativen und zukunftsweisenden Lösungen. Damit unterstützt das Start-up aus Baden-Württemberg Kommunen, Objektplaner und Bauträger, Städte grüner zu gestalten und bietet ihnen neue Möglichkeiten bei der Umsetzung von Klimaanpassungsstrategien und der Planung von Bauprojekten, die nachhaltige urbane Ansprüche erfüllen.

„Wir wollen Ihnen eine Bühne bieten, sich miteinander zu vernetzten, Technologiepartner zu finden und Kundenbeziehungen aufzubauen“, mit diesen Worten gab Dr. Wolfgang Seeliger, Geschäftsführer Leichtbau BW GmbH, das Startsignal für den Technologietag Leichtbau 2022. In diesem Zusammenhang nutzte Seeliger die Gelegenheit, den von der Leichtbau BW initiierten Unternehmerfond für Leichtbau vorzustellen.  Er versetzt junge Unternehmen in die Lage, Finanzierungslücken zu schließen und ihre Marktdurchdringung zu beschleunigen. Den Investoren bietet der Fond die Möglichkeit, in Industrial High-Tech zu investieren und damit Rendite zu erzielen. Im Anschluss an seine Begrüßung übergab Seeliger das Wort an Dr. Nicole Hoffmeister-Kraut, Ministerin für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus des Landes Baden-Württemberg. Per Videobotschaft hieß sie die Teilnehmer*innen willkommen und würdigte den Technologietag Leichtbau als „wichtige branchenübergreifende Plattform.“ Den Leichtbau bezeichnete die Ministerin als „Gamechanger-Technologie“ beim Klimaschutz und versprach die Forcierung einer ressortübergreifenden Strategie der Bundesregierung, um das volle Potenzial des Leichtbaus auszuschöpfen.

Jetzt ist der richtige Zeitpunkt, sich mit Plattformökonomien auseinanderzusetzen

Nach den einleitenden Worten ging es fachlich in die Tiefe: Dr. Farbod Nezami, Mitgründer der InstaWerk GmbH, widmete sich in der ersten Keynote des Tages dem Thema KI und Plattformen. Der Vortrag ging auf die steigende Bedeutung von Geschäftsplattformen ein, die auch zunehmend Einfluss auf die industrielle Wertschöpfung und den Leichtbau nehmen. Leichtbau-Unternehmen, die die Vorteile der Plattformökonomie für sich nutzen möchten, müssen sich zeitnah entscheiden, wie sie das Geschäftsmodell in ihr Geschäftsmodell einbinden wollen. Dabei haben sie drei Möglichkeiten: Sie können eine eigene Plattform aufbauen, mit Entwicklern kooperieren oder eine externe Plattform in ihre Geschäftsprozesse integrieren.

In der zweiten Keynote lenkte Gregor Graf von der Rosswag GmbH den Fokus auf die Vorteile der Digitalisierung bei der Beschaffung von Werkstoffen für den Metall-3D-Druck. Dieser hat das enorme Potenzial, um funktionsoptimierte und leichte Bauteile ressourceneffizient zu fertigen. Da aktuell jedoch nur wenige Werkstoffe verfügbar sind und das komplexe Zusammenspiel vieler Prozessparameter die Qualifizierung neuer Anwendungen erschweren, kann die additive Fertigungstechnologie noch nicht vollumfänglich die industriellen Erwartungen erfüllen. Hier kommt die digitale B2B-Plattform „AddiMap“ ins Spiel. „AddiMap“ ist ein offener Marktplatz zum Handel von Parameter- und Werkstoffdaten für den Metall 3D-Druck, um zukünftig schneller, wirtschaftlicher und zuverlässiger fertigen zu können.

Die letzte Keynote des Tages steuerte Thilo Schäfer vom Institut der deutschen Wirtschaft Köln e. V. (IW) zum Thema Digitalisierung als Enabler für Ressourceneffizienz und Klimaschutz bei. Schäfer stellte anhand eines IW-Gutachtens klar: Die digitale Vernetzung kann den effizienten Einsatz von Ressourcen voranbringen, die Kreislaufführung verbessern und damit positiv zum Klimaschutz beitragen. Viele Unternehmen setzen bereits digitale Tools ein, um effizienter zu arbeiten. Digitale Geschäftsmodelle setzen sich allerdings bislang erst vereinzelt durch – dabei sind digitale Unternehmen besonders erfolgreich. Deshalb gilt es, Potenzial zu heben und Hemmnisse abzubauen. Wissenstransfer ist dazu der entscheidende Schlüssel.

Abgerundet wurde der Vormittag durch die Manifestierung der Zusammenarbeit zwischen ELA (European Lightweight Association) und ELCA (European Lightweight Cluster Alliance) in einem Kooperationsvertrag. Nach einer Vorstellungsrunde der verschiedenen Parteien, in Teilen per Video und über Ländergrenzen hinweg, unterschrieben Dr. Wolfgang Seeliger im Namen der ELA und Thomas Hipke vom Fraunhofer-Institut IWU, stellvertretend für die ELCA, die Vereinbarung.

Digitaler Wandel sorgt für klimafreundliche und nachhaltige Leichtbauprodukte und -dienste

Nach der Mittagspause wurde der Wissensaustausch in die Sessions verlegt. Hier nutzten Speaker die Gelegenheit, verschiedene Themen im Zusammenhang mit Leichtbau, Digitalisierung und Klimaschutz vorzustellen und in die Diskussion mit den Teilnehmer*innen zu treten. Dabei ging es unter anderem um biobasierte Faserverbundwerkstoffe, Digitalisierung als Brücke zwischen Leichtbau-Produkt und Produktion, Matrixproduktion in der Raumfahrtindustrie und Berechnung des Product Carbon Footprint. Das internationale Publikum, und alle anderen Interessent*innen, kamen bei zwei internationalen Sessions auf ihre Kosten. So stellte die ELA Innovationen aus ihrem Netzwerk vor und das kanadische Konsulat nutzte die Bühne, die Expertise Kanadas bei der additiven Fertigung zu unterstreichen.

Fazit: Mit Leichtbau durch Digitalisierung schneller ans Klimaziel

Klimaschutz ist ein häufig gehörtes Schlagwort. Der Leichtbau bringt dafür per se sehr gute Voraussetzungen mit, weil er Material einspart, und möglichst umweltschonend handelt und fertigt. Die Keynotes, Sessions und Diskussionen des Technologietags Leichtbau 2022 zeigen: Mit der Digitalisierung als Enabler kann der Leichtbau das Erreichen der Klimaziele sogar noch weiter beschleunigen. Zudem wurde abermals bestätigt, dass der Leichtbau – nicht zuletzt durch internationale Kooperationen – Chancen auf eine bessere Wettbewerbsposition im internationalen Vergleich bietet.

Unser Angebot: Leichtbau-Expertengespräche

Im Nachgang zum Technologietag Leichtbau vermitteln wir Ihnen gerne den Kontakt zu den jeweiligen Fachansprechpartner*innen der Keynotes und Sessions für Interviews oder Expertenstatements.

Der Gemeinschaftsstand ist in Halle 12.0, D.21 zu finden und wird in diesem Jahr bereits zum zweiten Mal von der Leichtbau BW GmbH in Kooperation mit der Hessen Trade & Invest GmbH sowie der Wirtschaftsförderung Bremen organisiert.

Industrialisierung des Metall-3D-Drucks

Die Rosswag GmbH aus Pfinztal wird mit zwei Ausstellungsbereichen am Gemeinschaftsstand vertreten sein. Ganz neu ist die Online-Plattform „AddiMap“ für den Metall-3D-Druck, die auf der Messe Premiere feiern wird. „AddiMap“ steht für den entscheidenden Fortschritt in der bisweilen zeit- und kostenintensiven Optimierung und Validierung von Prozessparametern für den Laser Powder Bed Fusion (LPBF) Prozess. Denn: Die Plattform ermöglicht über einen digitalen Marktplatz einen unkomplizierten Handel mit Prozessparametern und validierten Werkstoffdaten und setzt dabei ganz im Sinne der Plattformökonomie auf das Schwarmwissen der AM-Community zur effizienteren Nutzung der existierenden Anlagentechnologie.
Außerdem präsentiert das Traditionsunternehmen seine langjährige Expertise im Metall-3D-Druck. Über die ganzheitliche Prozesskette können neben Bauteilherstellung innerhalb kürzester Zeit Metallpulver aus neuen Legierungen erzeugt und im LPBF-Prozess verarbeitet werden. Das Portfolio der Rosswag GmbH umfasst derzeit über 40 Werkstoffe, um neue Anwendungen zu erschließen und die Vorteile des Metall-3D-Drucks industrieübergreifend zu realisieren.

Kombinieren auf höchstem Niveau

Auch die Karl Späh GmbH & Co. KG aus Scheer, europaweit bekannter Experte in der Gummi- und Kunststoffverarbeitung, teilt am baden-württembergischen Gemeinschaftsstand ihre AM-Erfahrung mit dem Messepublikum. Neben dem Material Polyamid 12 (PA12) bietet das Unternehmen als einer der ersten Dienstleister auch die spezielle Kombination des Multi-Jet-Fusion-Fertigungsverfahrens mit Polypropylen für den breiten Markt an. Dieser Werkstoff überzeugt neben günstigen Materialkosten unter anderem mit einer hohen chemischen Beständigkeit und ermöglicht im Multi-Jet-Fusion-Verfahren die Fertigung 3D-gedruckter Bauteile nahezu ohne geometrische Einschränkungen für diverse Industrieanwendungen.

Neue Ergebnisse aus der AM-Forschung zum Anfassen

Im InnovationsCampus Mobilität der Zukunft (ICM) treiben die Universität Stuttgart und das Karlsruher Institut für Technologie gefördert vom Land Baden-Württemberg die Entwicklung von Technologien für die nachhaltige und digitalisierte Produktion und Mobilität der Zukunft voran. Gebündelt im Versuchsträger „eVee“, einem einsitzigen Elektro-Leichtfahrzeug mit individueller Fasernetzkarosserie, erleben die Besucher*innen neueste Forschungsergebnisse und neuartige Elektromotoren aus der additiv-subtraktiven Fertigung. Denn bei der Herstellung zukünftiger Automobile spielen auch neue, nachhaltige und effiziente Fertigungsverfahren und deren Kombination eine wichtige Rolle. Daneben zeigen die Forschenden unter anderem ein 5D-Linsendruck-Verfahren zur schnellen und individualisierbaren Fertigung von optischen Linsen. Diese ermöglichen dann zum Beispiel für das autonome Fahren eine Nah- und Weitsichtfunktion mit nur einem einzigen Sensor.

Bauteile auf der Höhe der Zeit

Außerdem wird die MIMplus Technologies GmbH aus Ispringen am Gemeinschaftsstand „Leichtbau aus Baden-Württemberg“ vertreten sein. Das Unternehmen präsentiert sein Know-how in den beiden sinterbasierten 3D-Druck-Technologien Cold-Metal-Fusion und MoldJet anhand werkzeugfrei hergestellter, hochkomplexer Metallbauteile. Exemplarisch wird unter anderem ein filigraner Drehsteller in futuristisch anmutender, wertiger Optik am Gemeinschaftsstand zu sehen sein. Die MIMPlus Technologies GmbH bietet ihren Kunden mit den beiden Verfahren hohe Freiheitsgrade in puncto Design und Stückzahl – ergänzt von einem Full-Service-Angebot.

Lebensmittelechter 3D-Druck

Ein neues Material für den lebensmittelechten 3D-Druck wird die Murtfeldt Additive Solutions GmbH aus Tübingen auf der Formnext mit dem eigens entwickelten Material MurSint® PA12 blau zeigen. Das Material basiert auf PA12 und ist speziell für Anwendungen in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie entwickelt worden, da durch das Sintern von blau gefärbten Bauteilen eine visuelle Detektierbarkeit auch von abgebrochenen Teilen ermöglicht wird. Zudem informiert der Messeauftritt des Unternehmens über das Glättungsverfahren JOMA-PEARL®, das sich optimal mit dem blauen Werkstoff kombinieren lässt.

Die Landesagentur für Leichtbau Baden-Württemberg präsentiert diese Innovation mit ihrem ThinKing im September 2022. Mit diesem Label gibt die Leichtbau BW GmbH monatlich innovativen Produkten oder Dienstleistungen im Leichtbau aus Baden-Württemberg eine Plattform.

Auf einen Blick:

• Materialeffizienter Leichtbau: Knapp zehn Kilogramm Gewicht und damit eine erhebliche Gewichtsreduzierung im Vergleich zu bisherigen Sun-Tracking-Systemen.
• Keine Flächenversiegelung: Dank Leichtbau reicht die Statik bestehender Dachflächen aus.
• Hohe Energieausbeute: Bis zu 45 Prozent höhere Energieausbeute bei gleicher Fläche durch eine zweiachsige Nachführung der optimierten Solarzelle.
• Klimaschonend: Angestrebte CO2-Senke in der Produktion, keine CO2-Emissionen im Betrieb
• Lange Lebensdauer: Korrosionsbeständig, langlebig, stabil und recycelbar

Was haben effiziente Solarzellen und junge, energiehungrige Sonnenblumen gemeinsam? Sie nutzen das Sonnenlicht im Tagesverlauf maximal aus, in dem sie sich nach dem Sonnenstand ausrichten. Den Tanz der Sonnenblumen bildet der leichte, filigranen TAO SunTracker effizient nach – und erschließt durch sein geringes Gewicht neue Flächen für die Solarenergie: Flachdächer. „Wenn die Statik eine Nutzung mit effizienter Photovoltaik verhindert – dann müssen wir eben nachführende Systeme sehr leicht bauen“, beschreibt Regine C. Henschel, Geschäftsführung bei TAO Trans Atmospheric Operations GmbH, die Produktidee.

Nachgeführte Solarsysteme sind schwer

Zwar gibt es bereits Solarsysteme, die sich nach dem Sonnenlicht ausrichten, doch sie wiegen mit ihrem Standfuß in der Regel etwa 500 Kilogramm und mehr. Nicht nur die dynamischen Kräfte aus der Bewegung der an ein Segel erinnernden massigen Photovoltaik (PV)-Module, sondern auch das Abfangen der auftretenden Windlasten bedingen eine stabile Mechanik und eine hohe Standfestigkeit. Erreicht wird diese durch einen massiven Betonfuß samt Fundament als Gegengewicht. Die Installationen mit solchen Solarsystemen versiegeln deshalb neue Flächen – ein entscheidender Nachteil, der zusammen mit dem hohen CO2-Footprint bei Produktion und Bau die Umweltbilanz der Photovoltaik verderben kann.

Dank Leichtbau Flachdach- und Wasserflächen nutzen

Dabei gibt es viel ungenutzte, bereits versiegelte Fläche: Allein in Deutschland sind 1.200.000.000 Quadratmeter Flachdachfläche1 verfügbar, die bisher mangels Neigung nicht sinnvoll für starre und aufgrund der Statik nicht für die effizienteren nachgeführten Solarmodule genutzt werden kann.

Der TAO SunTracker kann jedoch – dank vielfachem Leichtbau – auf diesen Flächen montiert werden. Denn das gesamte System ist erheblich leichter: knappe zehn Kilogramm bringt der TAO SunTracker noch auf die Waage. Die um 30 bis 45 Prozent höhere Energieausbeute im Vergleich zu starren dachmontierten Solarmodulen erreicht er mit speziellen Solarmodulen sowie einer doppelachsigen Nachführung. TAO baut die Solarmodule selbst und verwendet die derzeit effizientesten am Markt verfügbaren Zellen mit einem Wirkungsgrad von 24,5 Prozent. Ein Modul mit etwas mehr als einem Quadratmeter Fläche hat eine Kapazität von maximal 400 Watt. Das Verhältnis zwischen Leistung und Gewicht einer PV-Anlage kann mit dem TAO SunTracker verzehnfacht werden.

Eher an eine Seerose denn an eine Sonnenblume erinnern die leichten Systeme, wenn aus ihnen ein Floating-PV-System aufgebaut wird. Dann reihen sich die Kuppeln wie in einem Mosaik auf schwimmenden Plattformen aneinander und nutzen brachliegende Wasseroberflächen, beispielsweise industrieller Baggerseen oder Kiesgruben. In dieser Konstellation ermöglicht die Leichtbauweise, dass bei der Bewegung der Module nach dem Sonnenstand nicht zugleich die tragenden Plattformen ihrerseits in Bewegung geraten.

Der Windlast ein Schnippchen geschlagen

Die für beide Aufstellsituationen wichtige Gewichtsreduktion entstand gleichermaßen durch konstruktiven wie durch Material-Leichtbau sowie einen bionischen Ansatz bei der Produktentwicklung.

Das hohe Gewicht bisheriger Sun-Tracking-Anlagen ist vor allem bedingt durch das notwendige Aufnehmen der Windlast. Die TAO SunTracker-Systeme müssen den Wind konstruktionsbedingt jedoch nicht fürchten, denn die Solarzellen sind in einem leichten sogenannten Shelter, einer Einhausung, untergebracht. Diese könnte aus einem beschichteten, volltransparenten und UV-beständigen Kunststoff – einem ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer) – bestehen und durch die kuppelartige Form einen perfekten Windschutz bieten. Zudem bewahrt das Shelter die Solarzellen vor Verschmutzung und verlängert Wartungsintervalle und die Lebensdauer der PV-Zellen.

„Der SunTracker ist ein ZIM-Projekt (Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand) und die TAO Trans Atmospheric Operations GmbH der Ideengeber, Entwickler. Wir werden später den SunTracker produzieren und vermarkten. Frau Prof. Dr. Rosemarie Wagner vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Fakultät für Architektur Institut für Entwerfen und Bautechnik, ist als unser Partner im ZIM-Projekt für den Shelter, dessen Formgebung und Konstruktion zuständig. Das ZIM-Projekt wird im Februar nächsten Jahres abgeschlossen sein“, plant Regine C. Henschel.

Der konstruktive Leichtbau findet seine Fortsetzung unter der Kuppel: Die effizienten Solarmodule wiegen lediglich etwa 2,5 Kilogramm pro Quadratmeter. Ein Leichtbau-Tulpenfuß dient als Aufständerung. Das filigrane Nachführsystem ist mit gewichtssparenden, miniaturisierten Motoren und Aktuatoren ausgerüstet, die die Solarmodule horizontal und vertikal dem Sonnenstand nachführen.

Null-Emissionen oder CO2-Senke angestrebt

Die TAO SunTracker erhöhen die Energieausbeute pro Flächeneinheit und verursachen dank ihrer kleinen Baugröße, des geringen Gewichts und des damit einhergehenden niedrigen Materialeinsatzes in der Produktion deutlich weniger CO2-Emissionen. Da das System selbst im Betrieb nur einen sehr geringen Eigenenergiebedarf hat, kann es autark betrieben werden.

Gefertigt werden sollen alle notwendigen Bauteile in Deutschland – regional und mit möglichst kurzen Lieferwegen. Die Solarpanelfläche ist optimal auf die Größe des Shelters abgestimmt und mit einer besonders leichten Unterkonstruktion für die Module versehen.

Für die Zukunft plant die TAO Trans Atmospheric Operations GmbH die SunTracker zu 100 Prozent recycelbar und in wesentlichen Bauteilen aus Carbon-Minus-Werkstoff im Spritzguss zu fertigen. Damit könnten aus den kleinen Kraftwerken sogar CO2-Senken werden.

Potenzial gemeinsam nutzen

Die optisch attraktiven Solaranlagen sind für Privatpersonen wie für Unternehmen und Industriebauten geeignet. Privatkunden erhalten mit dem TAO SunTracker ein leichtes und förderfähiges sogenanntes Terrassenkraftwerk, das modular dem persönlichen Energiebedarf angepasst werden kann. Es besitzt außerdem eine deutlich höhere Effizienz als bisher verfügbare Anlagen vergleichbarer Größe und amortisiert sich durch die höhere Strommenge weitaus schneller. Industriekunden können ihre firmeneigenen Flachdachflächen mit den leichten, flexibel modular anpassbaren Solaranlagen wirtschaftlich nutzen und den erzeugten Strom für den eigenen Verbrauch einsetzen.

Die TAO SunTracker sind seit einigen Monaten in Testinstallationen im Einsatz, die bis zum Ende des ZIM-Projekts weitergeführt und messtechnisch ausgewertet werden. „Im nächsten Jahr werden wir die (Vor)serien-Produktion starten. Wenn die Tests auf den neuen Versuchsdächern weiterhin so positiv verlaufen, steht einer Vorserienproduktion ab Herbst 2023 nichts mehr im Weg“, sagt Regine C. Henschel.

Um das klimaschützende Potenzial der leichten PV-Anlage für Flachdächer und Wasserflächen baldmöglichst ausschöpfen zu können, werden zum Serienstart Partner für Montage und Aufbau der Solaranlagen auf den Dächern sowie Flachdachflächen gesucht.

Über TAO Trans Atmospheric Operations GmbH

Alle solaren Anwendungen zur Energiegewinnung, Speicherung und Heizung sowie Meerwasserentsalzung und Trinkwasserreinigung sind – neben den Leichtbaukonstruktionen für die Luft- und Raumfahrt – aktuelle Projekt- und Produkt-Themen der TAO, die im Stuttgarter Labor umgesetzt werden.

Seit über 20 Jahren entwickelt die mittelständische Stuttgarter Firma Technologien auf Basis regenerativer Energien für die Zukunft. Gestartet ist das Team mit dem ersten Solarluftschiff der Welt und setzt jetzt als TAO zahlreiche Leichtbaulösungen um, die von der Luft- und Raumfahrt inspiriert werden: neue Leichtbaumaterialien, neue Energiekonzepte und innovative Projektideen.

1 Quelle: Das Dachdecker Handwerk (https://www.ddh.de/…)

Die IAA TRANSPORTATION findet in diesem Jahr vom 20.-25. September unter dem Motto „People and Goods on the Move” statt. Im Fokus der international führenden Plattform der Transport- und Logistikbranche stehen vor allem die Branchenthemen Energiewende, Nachhaltigkeit und Klimaneutralität. Hier entfaltet der Leichtbau dank zukunftsgewandter Engineering-Expertise, neuer Fertigungsmethoden sowie wegweisenden Mobilitätskonzepten seine volle Stärke. Nicht umsonst gilt der Leichtbau als wesentlicher Enabler für den nachhaltigen Transport von morgen. Das beweisen auch die neun Leichtbau-Austeller am baden-württembergischen Gemeinschaftsstand.

Konsequenter Leichtbau für nachhaltige Transportlösungen

Die TEAMOBILITY GmbH aus Böblingen präsentiert mit dem TE.UMO Urban Mover auf der IAA TRANSPORTATION dem Publikum erstmals ein universell einsetzbares Rolling Chassis mit innovativem Radnaben-Elektroantrieb. Der TE.UMO Urban Mover ist in der L6e-/L7e-Leichtfahrzeug-Klasse richtungsweisend was hybride Ultraleichtbauweise, Sicherheit, Flexibilität, kompakte Abmessungen und den geringen Flächenbedarf anbetrifft. Kombiniert mit branchenspezifischen Aufbauten aller Art ist das Leichtgewicht bestens geeignet für unterschiedlichste Einsatzzwecke im Rahmen einer nachhaltigen Innenstadt-Mobilität und Nahversorgung.

Eine patentierte sowie neuartige elektrische Leichtbau-Starrachse finden Messebesucher*innen bei der Dipl.-Ing. Rainer & Oliver PULS GmbH aus Karlsruhe. Die PULS CoAx Twin Drive setzt das Leichtbauprinzip der Funktionsintegration konsequent um. Dabei sitzen zwei Motoren und ein Getriebe in einem als tragendem Bauteil ausgeführtem Gehäuse und ersetzen unter anderem das Hinterachsgetriebe sowie -Differential und Sperrdifferential des Fahrzeugs. Die Leichtbau-Starrachse ist bis zu 80 Prozent leichter als Motoren mit einer vergleichbaren Leistung. Ergänzt mit besonders platzsparenden Abmessungen kann außerdem mit einer gesteigerten Reichweite des Fahrzeugs gerechnet werden.

Auch ConMet Europe mit Sitz in Böblingen wird am baden-württembergischen Gemeinschaftsstand auf der IAA TRANSPORTATION 2022 vertreten sein. Das Unternehmen präsentiert dabei mit den ausgestellten Aluminium-Radnaben sowie -Fahrwerkskomponenten Leichtbaulösungen für Nutzfahrzeuge, die bis zu 55 Prozent an Gewicht im Vergleich zu herkömmlichen Eisen- oder Stahlprodukten einsparen. Die Gewichtseinsparung wirkt sich unmittelbar zum Beispiel in einem reduzierten Kraftstoffverbrauch sowie einer verbesserten Nutzlast beziehungsweise einer größeren Batteriereichweite bei E-Nutzfahrzeugen aus.

Weiterhin präsentiert die als Spezialist für Schwingungstechnik bekannte Firma Hutchinson Stop-Choc GmbH & Co. KG aus Renningen sein auf die Automobil- und Nutzfahrzeugbranche abgestimmtes Produktportfolio. Es werden Produkte zur Isolierung von Schwingungen, Reduzierung von akustischen Phänomenen und Möglichkeiten zur Wärmeübertragung ausgestellt. Hutchinson Stop-Choc ist für seine Ganzmetallkissen, Entkopplungselemente und Gummi-Metall-Lösungen als marktführende Kraft ein starker Partner. Das geringe Eigengewicht der Isolatoren aus Ganzmetall, die sich unter anderem auch durch Ihre lange Lebensdauer und hohe Temperaturbeständigkeit auszeichnen, steigern den Komfort und das Qualitätsempfinden des Endkunden.

Die Vielfalt des Leichtbaus für Transport und Logistik

Kunststoff-Coatings zählen zu den Kernkompetenzen der KCN GmbH aus Holzmaden. Am Gemeinschaftsstand präsentieren die Experten für Polyurea-Beschichtungen Antirutsch-Beschichtungen auf Kunststoff-Leichtbauplatten. Im Vergleich zu einer Birkensperrholzplatte mit dieser Beschichtung können so bis zu 45 Prozent an Gewicht eingespart werden. Die Antirutsch-Beschichtungen der KCN GmbH gewährleisten darüber hinaus höchste Ladungssicherheit und schützen Fahrzeuge vor Chemikalien und äußeren Einflüssen.

Beim führenden Anbieter von Kernwerkstoffen und Lösungen für den Leicht- und Sandwichbau Gaugler & Lutz GmbH & Co. KG aus Aalen-Ebnat stehen die Werkstoffauswahl und Produktempfehlung, Fertigungsverfahren und Produktionstechniken sowie die Erfüllung individueller Kundenanforderungen im Fokus. Getreu des Unternehmensmottos „Es geht leichter“ erwarten das Messepublikum unterschiedliche Lösungen zur Gewichtsreduktion von Fahrzeugen in Sandwichbauweise. Neben einem hervorragenden Verhältnis von Gewicht zu Steifigkeit bietet der Sandwichbau weitere Vorteile wie eine thermische und akustische Isolation, erhöhten Brandschutz, Funktionsintegrationen, Schlagresistenz und Korrosionsfestigkeit.

Kosten- und Funktionsintegration stehen auch beim hochintegrativen Kunststoffsystem für Brennstoffzellenanwendungen der Joma-Polytec GmbH aus Bodelshausen auf der Messe im Fokus. Das gewichtsreduzierte System trägt dazu bei, CO2-Emissionen zu reduzieren. Dabei wurde das Kunststoffsystem erstmalig auf diese Weise in Serie produziert. Drei verschiedene Medienkanäle (Wasserstoff/Luft/Kühlmittel) werden in einem Bauteil miteinander vereint. Neben diesem Exponat können sich Messebesucher*innen zudem über Kühlmittelpumpen für batteriebetriebene Fahrzeuge informieren. Die Pumpen zeichnen sich vor allem durch ihre kompakte Bauweise und hohe Effizienz, sowie durch ihre hohe Lebensdauer und Robustheit aus.

Die Hammerwerk Fridingen GmbH präsentiert außerdem ihr Know-how in der Massivumformung und Schmiedetechnik am baden-württembergischen Gemeinschaftsstand. Das Anwendungsspektrum erstreckt sich vom Getriebe über Rahmenbauteile bis hin zur Achse. Messebesucher*innen können sich hier über das zukunftsorientierte Schmiedeteilgestalten aus innovativen Stahlwerkstoffen wie bainitische Schmiedestähle oder lufthärtend, duktile Schmiedestähle informieren. Die Fertigung erfolgt stets kundenindividuell und von Beginn an legt das Unternehmen das Hauptaugenmerk auf die Gewichtsoptimierung einzelner Bauteile.

Abgerundet wird der Gemeinschaftsstand „Leichtbau aus Baden-Württemberg“ mit AddCasting® von Schübel PrimeParts aus Talheim. Dieser hybrid-additive Herstellungsprozess für Metallteile wie Pumpen, Gehäusen oder Strukturteilen ist eine wirtschaftliche Alternative zum Metall-3D-Druck. Präsentiert wird eine sehr leichte, funktionsfähige Messbrücke. Diese Leichtbauanwendung macht die Handhabung der Lehre effizienter, verkürzt den Prüfprozess und schont die Gesundheit des Bedienenden. Die Bauteile sind bis zu 80 Prozent leichter, was in Luft- und Raumfahrt und bei Nutzfahrzeugen von besonderem Wert ist. AddCasting® ist als serienerprobte Alternative zum Metalldruck etabliert. Zudem zeigt Schübel PrimeParts ihre Kompetenz in Aluminium für die hochwertige Zerspanung in Mehrfachaufspannung und für Cubings.

Auf einen Blick: Leichtbau @ IAA TRANSPORTATION 2022

• Gemeinschaftsstand „Leichtbau aus Baden-Württemberg“: Halle 13, Standnummer A30
• Ausstellerflyer: www.leichtbau-bw.de/iaa22

Die Landesagentur für Leichtbau Baden-Württemberg präsentiert diese Innovation mit ihrem ThinKing im August 2022. Mit diesem Label gibt die Leichtbau BW GmbH monatlich innovativen Produkten oder Dienstleistungen im Leichtbau aus Baden-Württemberg eine Plattform.

Auf einen Blick:

– Materialeffizient: 51 Prozent weniger Material und Gewicht durch das neue Design.
– Leicht: Im Vergleich zum Ausgangswerkstoff ist der neue Drehsteller insgesamt 73 Prozent leichter
– Serienfähig: Das additive Fertigungskonzept ist in der Lage einen hohen Output zu liefern.
– Langlebig: Robuster als die Kunststoffausführung, weniger korrosionsanfällig als die Edelstahlausführung, mechanisch und thermisch resistent.
– Klimaschonend: Weniger verarbeiteter Werkstoff bedeutet geringere CO2-Emissionen.

"In den letzten Monaten erreichten uns immer wieder Anfragen für Drehsteller oder Drehknöpfe, die aus haptisch angenehmem, wertigem Material gefertigt sein sollten", sagt Dennis Marquardt, Key Account Manager, MIMplus Technologies GmbH & Co. KG. Dabei muss das Gewicht selbst eines solchen kleinen Bauteils jedoch mindestens konstant bleiben, eher sogar reduziert werden, selbst wenn – wie im betrachteten Beispiel – Kunststoff durch Metall ersetzt werden sollte.

Maximale Materialeffizienz führt zu markantem Design

Der Ausgangspunkt für die Entwicklung war ein Drehknopf aus Edelstahl. Die Vorgabe bestand darin, etwas Leichtes, Echtes mit einem "Cool-Touch" zu schaffen. Die resultierende filigrane und doch stabile Form des Drehknopfes aus Metall eignet sich für viele Anwendungsbereiche, von Automobil über Medizintechnik bis hin zur Luftfahrt.

Durch Auskernen konnte das Gewicht des Drehstellers bereits bei Edelstahl von 5,73 Gramm auf 2,74 Gramm gesenkt werden. Ersetzt man nun Edelstahl durch Titan, so erhält man einen Drehsteller von 1,55 Gramm Gewicht, der es in punkto Leichtbau selbst mit Drehknöpfen aus Kunststoff aufnehmen kann.

Hohe Stückzahlen mit additivem Verfahren möglich

Das für die Fertigung ausgewählte 3D-Druck-Verfahren produziert nicht nur Kleinserien, sondern auch hohe Stückzahlen bis zu 13.000 Stück pro Batch. Außerdem lässt es viel Spielraum für Individualisierungen wie spezifische Geometrien oder Logoprägungen zu. Ebenso ist das Verfahren für viele Werkstoffe geeignet, von Edelstahl über Titan bis hin zu nickelfreien Spezialwerkstoffen.

Klimaschutz beginnt im Kleinen

Bei kleinen Bauteilen – der Drehsteller misst zwanzig Millimeter im Durchmesser und ist sieben Millimeter hoch – summieren sich die reduzierten CO2-Emissionen und die Materialeinsparungen über die höheren Stückzahlen: Bei gleichem Werkstoff vermindert der einzelne Drehsteller die resultierenden CO2-Emissionen etwa um fünf Gramm, wenn man von 1,7 Tonnen produziertem CO2 pro Tonne Stahl ausgeht.

Rechnet man diese Einsparung auf die maximale Stückzahl von 13.000 pro Batch hoch, werden durch das innovative Leichtbau-Design rund 66 Kilogramm CO2 weniger emittiert.

Langlebige Variante

Es ist ein grundsätzlich anderes Nutzungserlebnis, eine Stellgröße mit Drehsteller oder via Touch-Oberfläche zu beeinflussen. Der Drehknopf vermittelt durch das haptische Erleben Zuverlässigkeit und Sicherheit. "Insbesondere im hochpreisigen Segment der Automobilindustrie, aber auch in der Medizintechnik erleben wir einen Trend weg von Touch-Oberflächen oder verchromten Kunststoff-Bedienelementen hin zu haptisch angenehmen Drehknöpfen", sagt Dennis Marquardt.

Das positive Nutzungserlebnis wird durch die Wertigkeit, die metallisch-kühle Oberfläche und die Robustheit der Drehsteller verstärkt. Der verwendete Werkstoff Titan weist eine hohe mechanische und thermische Resistenz auf und ist korrosionsfrei. Bei den möglichen Anwendungen in der Medizintechnik – beispielsweise für einen Akku-Knochenbohrer – ist das leichte Gewicht zudem für eine vereinfachte und präzise Handhabung wichtig.

"Wir sind bereit, der Drehsteller ist entwickelt, das Fertigungsverfahren steht", sagt Dennis Marquardt und freut sich auf Unternehmen unterschiedlicher Branchen von Automobil über Haushaltsgeräte und Medizintechnik bis hin zur Luftfahrt, deren Kunden nicht nur den Leichtbau, sondern auch das Sicherheitsgefühl eines Drehstellers mit wertiger Haptik zu schätzen wissen.

Über MIMplus Technologies GmbH & Co. KG

MIMplus Technologies verfügt über Know-how im Bereich innovativer Fertigungsverfahren mit Fokus auf der Bearbeitung von Hightech-Materialien. Das Unternehmen bietet Unterstützung bei der Auswahl von Material und Fertigungsverfahren sowie bei Kosten- und Funktionsoptimierung von Bauteilen oder Baugruppen. Alle erforderlichen Qualitätsprüfungen für Teile aus eigener wie aus fremder Produktion werden bei MIMplus Technologies durchgeführt.

MIMplus Technlogies GmbH & Co. KG mit Sitz in Stuttgart ist eine 100-prozentige Tochter der OBE Holding GmbH, ein 1904 gegründetes Unternehmen mit etwa 500 Mitarbeitenden weltweit und Produktionsstätten in Deutschland und China.

Der ThinKing im Video

In unserer Videoserie "Leichtbau leicht erklärt" stellen wir Ihnen den ThinKing innerhalb weniger Minuten vor: https://youtu.be/manXQizDu-4