Aktuell / 25.06.2012

Leichtere und umweltfreundlichere Autos durch Holzverbundwerkstoffe

Noch dient Holz wie diese Türeinlage als schmückendes Element im Auto, doch die Forscher planen den Einsatz in einer tragenden Rolle. © Audi
Dekoreinlage in der Tür im Audi A7 Sportback. © Audi
Holz. Zum Heizen zu schade – oder: mit intelligent verbautem Holz im Auto flott um die Kurven heizen © GHI

Während Holz bei Pferdekutschen und klassischen Automobilen noch als Baumaterial eingesetzt wurde, findet es sich bei modernen Automobilen als zierendes Furnier im Innenraum. Das könnte sich bald wieder ändern, denn In einem neuen Projekt untersuchen Forscher, wie Holz aus deutschen Buchenwäldern dazu beitragen kann, das Auto der Zukunft leichter und umweltfreundlicher zu machen.

Mit dem Einsatz des nachwachsenden Rohstoffs Holz leichtere, emissionsärmere Autos möglich machen: Das will das im März 2012 gestartete, von der Uni Kassel koordinierte Forschungsprojekt „Holzformteile als Multi-Material-Systeme für den Einsatz im Fahrzeug-Rohbau“ (HAMMER) erreichen. „Buchenholz hat viele Vorteile“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Stefan Böhm, Leiter des Fachgebiets Trennende und Fügende Fertigungsverfahren (tff) an der Universität Kassel: „Es besitzt beispielsweise bei einem Zehntel des Gewichts von Stahl ein Drittel der Festigkeit.“ Für die Herstellung von holzbasierten Komponenten müsse zudem nur ein Bruchteil der Energiemenge aufgewandt werden, die bei der Herstellung von Aluminium-, Kunststoff- oder Stahlbauteilen notwendig ist.
Buchenholz hat durch seine hohe Festigkeit das Potenzial, die Fahrzeuginsassen auch bei Unfällen sicher zu schützen. „Holz ist ein reversibel verformbares Material und kann durch seine Verformbarkeit sehr gut Crashenergie abbauen“, sagt der Projektleiter Daniel Kohl: „Gleichzeitig ist es durch seine Faserstruktur in Verbindung mit weiteren Materialien, wie z.B. Textilien oder Metallfolien, im Verbund besonders durchbruchsicher.“ Um auch Verrottung und Brandgefahr der Holzbauteile auszuschließen, arbeiten die Forscher im Rahmen des Projekts an einer speziellen Imprägnierung. Ziel der Forscher ist es, in den nächsten drei Jahren zu ermitteln, welche Fahrzeugkomponenten aus Holzwerkstoffen hergestellt werden können; und vor allem muss herausgefunden werden, mit welchen Verbindungstechniken diese sicher in die Gesamtkonstruktion des Fahrzeugs integriert werden können. Über die Frage der Machbarkeit hinaus sind bestehende Abläufe und hauptsächlich metallbasierte Prozessketten in der Automobilindustrie mit Blick auf eine mögliche Serienfertigung zu untersuchen.

Nach Auffassung der am Projekt beteiligten Forscher könnten künftig wesentliche Fahrzeugkomponenten und -strukturen wie Autositze, Fahrzeugböden, Türen und Fahrzeugsäulen auf Basis von Holz hergestellt werden. „Ziel ist es, Leichtmetalle und Kunststoffe in Autos an den passenden Stellen künftig durch holzbasierte Multimaterialsysteme zu ersetzen“, erklärt Böhm. Dabei ist wichtig, dass die neuen Materialien und Techniken möglichst eng an die bestehenden Produktionsabläufe der Autoindustrie anzupassen. Es wäre prinzipiell möglich, im Fahrzeugbau kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe durch holzbasierte Multimaterialsysteme zu ersetzen.
Durch Klebstoffe, Imprägnierung und Verbund mit anderen Materialien wie Metall- und Kunststofffolien erwachsen für den „natürlichen Rohstoff“ Holz (anders als bei der bisherigen Verwertung von Schrottautos) noch ganz neue Herausforderungen im Hinblick auf die spätere Wiederverwertung der daraus gefertigten Komponenten.

Das Verbundprojekt Hammer  „Multimaterialsysteme – Zukünftige Leichtbauweisen für ressourcensparende Mobilität“ läuft bis Ende Februar 2015. Es wird von der Bundesregierung im Rahmen des BMBF-Förderprogramms „WING – Werkstoffinnovationen für Industrie und Gesellschaft“ mit knapp 880.000 Euro gefördert. Projektträger ist die VDI Technologiezentrum GmbH. Projektpartner der Uni Kassel sind das Fraunhofer Institut für Holzforschung WKI, Braunschweig, die sachs engineering GmbH, Engen-Welschingen, die Fritz Becker KG, Brakel und die Volkswagen AG Werk Kassel.

Verbundkoordinator

Prof. Dr.-Ing. Prof. h.c. Stefan Böhm, Universität Kassel FB 15 - Institut für Produktionstechnik und Logistik, Fachgebiet Trennende und Fügende Fertigungsverfahren
Tel.: 0561/804-3141, E-Mail: s.boehmatuni-kassel.de

Projektleiter

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Dipl. Oec. Daniel Kohl, Universität Kassel FB 15 - Institut für Produktionstechnik und Logistik, Fachgebiet Trennende und Fügende Fertigungsverfahren
Tel.: 0561/804-7442, E-Mail: d.kohlatuni-kassel.de

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