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Leben ohne Kunststoff: Versucht es doch mal

Geschenke an Weihnachten, Christo seine Gebäude oder einfach das Pausenbrot für die kleinen Racker: Der Mensch liebt es einfach, Dinge einzupacken. Der reale Verpackungsirrsinn kennt dabei keine Grenzen. Ein paar besonders schöne Beispiele finden sich hier. Mein Liebling ist übrigens Bild 9. Lustig ist das allemal. Aber leider auch charakteristisch für eine Gesellschaft, die den Sinn einer Verpackung nicht versteht.

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Smarte Helfer bei der Energiewende

Auf die Hülle kommt’s an – auch bei der Energiewende. Denn immer häufiger wird die Außenhaut selbst Bestandteil des Energiekonzeptes. Forschung und Wirtschaft entwickeln neue, smarte Materialien, die helfen, Energie zu sparen oder neue zu generieren – so zum Beispiel bei Autos und Gebäuden.

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Klimawandel, Energiewende und Ressourcenknappheit stellen unsere Gesellschaft und Technologien vor neue Herausforderungen. Um Stillstand bei der Entwicklung von energiesparenden Techniken zu vermeiden, zeichnet sich immer deutlicher ein neuer Trend ab. Zukünftig fahren wir Autos und wohnen in Häusern, die uns sowohl von innen als auch von außen dabei helfen, Energie zu sparen.
In der Ära der Energiewende kommt es bei Autos darauf an, dass sie weniger Benzin verbrauchen. Um das zu erreichen werden nicht nur die Motoren immer spritsparender – die Autos werden auch immer leichter. Neue Materialien sollen die gleiche Stabilität und Festigkeit aufweisen, das Gewicht aber erheblich reduzieren. So wird auch der Kraftstoffverbrauch minimiert. Bis zu 0,6 Liter je 100 Kilometer können Autofahrer einsparen, deren Wagen aus Faserverbundswerkstoffen, Carbon oder Aluminium gefertigt sind. Die Werkstoffe sind zwar gut für den Automobilbau geeignet, haben jedoch auch Nachteile: „Die Verarbeitung ist aufwendig und kompliziert – ein großer Teil der Arbeit wird immer noch von Hand erledigt“ sagt Birgit Niesing vom Fraunhofer Institut.

Leichte Autos lernen von der Natur
Beim Autobau fokussiert man sich jedoch nicht nur auf Motor und Karosserie. So arbeitet zum Beispiel DaimlerChrysler derzeit daran, das Auto zu einer fahrenden Solarzelle zu machen. Der aus bestimmten Farbstoffen bestehende Solar-Lack soll nach Vorbild der Fotosynthese, die Sonnenenergie zur Stromerzeugung nutzen. So könnte der Spritverbrauch um 0,5 Liter je100 Kilometer reduziert werden.
Doch nicht nur beim Auto, auch bei Gebäuden steht die Hülle im Fokus – vor allem im Bereich der energetischen Sanierung.

Haus im GrasHausfassaden als Teil des Energiekonzeptes
Dämmstoffe wie Holz, Hanffaser und neuerdings sogar Seegras zielen darauf, den Energieverlust im Haus so gering wie möglich zu halten. Die Fassade selbst zu einem Teil des Energiekonzeptes werden zu lassen, daran forscht unter anderem die IBA Hamburg. Sie hat dafür das Projekt „Smart Material Houses“ ins Leben gerufen. Smart Materials sind neue, intelligente Baustoffe, die Gebäude dynamisch auf Umweltveränderungen reagieren lassen. So können Fassaden-Glaselemente, in denen Mikroalgen gezüchtet werden, Sonnenenergie in Wärmeenergie und Biomasse umwandeln. Dächer und Fassaden werden zukünftig nicht nur vor Regen, Wind und Kälte schützen sondern durch Photovoltaik, Solarthermie und Bioreaktoren das Gebäude zum eigenen Kraftwerk machen und einen Großteil der benötigten Energie selbst erzeugen, meint IBA-Projektkoordinator Jan Gerbitz.

Anmerkung: Der Artikel erschien in ähnlicher Form im Reflex Energieratgeber (Handelsblatt, 18. Juni 2014)

Die Leichtigkeit des Fahrens

Je schwerer ein Auto ist, desto mehr Kraftstoff verbraucht es. Das belastet nicht nur den eigenen Geldbeutel, sondern auch unsere Umwelt. Da hilft nur eine drastische Gewichtsreduzierung. Neue Materialien und innovative Leichtbaukonzepte sollen die Autos der Zukunft leichter machen, ohne Fahrvergnügen und Sicherheit einzuschränken.

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Die Autos auf unseren Straßen sind echte Schwergewichte. Fensterheber, Klimaanlage, Airbags – ständig steigende Anforderungen an Fahrzeugsicherheit und Komfort wirken sich auch auf das Gewicht der Fahrzeuge aus. Allerdings bedeutet mehr Gewicht auch, dass mehr Kraftstoff verbraucht und somit mehr CO2 in unsere Umwelt freigesetzt wird. Letzteres muss sich bis 2020 europaweit ändern, 95 Gramm pro Kilometer lautet das Ziel. Zu schaffen ist das nach Ansicht von Forschern und Automobilherstellern nur mit leichteren Fahrzeugen.

Neue Materialien für weniger Gewicht
Um den Spritverbrauch zu senken, setzen die Automobilhersteller auf neue Antriebe, eine verbesserte Aerodynamik und vor allem auf eine deutliche Gewichtsreduzierung. „Leichtbauwerkstoffe wie Aluminium, Magnesium und Faserverbundswerkstoffe sollen beim Abspecken helfen – und das ohne Einbußen bei Sicherheit, Komfort und Zuverlässigkeit“, sagt Birgit Niesing vom Fraunhofer Institut. Vor allem Aluminium wird immer häufiger im Fahrzeugbau eingesetzt. „Denn der Werkstoff ist leicht und rostet nicht“, fasst Niesing die Vorteile Aluminiums zusammen. Für mehr Sicherheit sorgen hingegen sogenannte faserverstärkte Kunststoffe, welche beispielsweise in der Formel 1 schon seit Jahren zum Einsatz kommen. In Serienwagen findet man den Werkstoff hingegen noch selten. Problem: Die Produktion ist aufwändig und teuer.
Auch von der Natur wird sich in Sachen Leichtbau einiges abgeguckt. Viele Ingenieure orientieren sich bei der Konstruktion von Bauteilen am Knochenaufbau von Säugetieren oder dem zellulären Aufbau von Pflanzen. Mancher Autobauer setzt auf Aluminiumfelgen, die wie Säugetierknochen aufgebaut sind.

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Foto: Akademie für angewandten Leichtbau

Unabhängig von Material sind die Einbaumöglichkeiten von Leichtbauwerkstoffen vielschichtig. Für eine optimale Gewichtsreduzierung muss auch im Fahrzeuginnenraum abgenommen werden.

Chancen und Grenzen des Leichtbaus
Die Zukunft des Leichtbaus liegt in der intelligenten Kombination verschiedener Werkstoffe. „Stahl, Aluminium, Magnesium, Kunststoff, Keramik – Automobile bestehen aus einem bunten Material-Mix“, so Niesing.
Dabei befindet sich der Leichtbau im ständigen Spannungsfeld zwischen Kosten und Nutzen. Und stößt dann an seine Grenzen, wenn die Fahrzeuge durch den Kunden nicht mehr bezahlbar sind. Das heißt, es müssen bezahlbare Lösungen her.
Das sich Leichtbau lohnt, zeigen die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von Leichtbaumaterialien. Im Fokus steht dabei die Karosserie, ihr kommt eine entscheidende Rolle zu. Neue Materialien und innovative Konzepte lassen sich hier am besten umsetzen.
Aber auch im Fahrzeuginnenraum kommen immer mehr Materialien mit Leichtbaupotential zum Einsatz. Werkstoffe wie etwa Naturfaser müssen dabei extrem hohen Anforderungen standhalten. Auch bei ständig wechselnden Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen dürfen sich keine Mikroorganismen ansiedeln, die neben unschönen Flecken auch unangenehme Gerüche im Fahrzeug verursachen würden.

Anmerkung: Der Artikel erschien in ähnlicher Form in der Reflex-Beilage (FAZ) Faszination Mobilität