Deutschland
Auf die leichtere Art
Aufgrund der weltweiten Ziele zur Reduzierung von CO2-Emissionen und dem Trend zu höherer Effizienz spielt in der Automobilbranche das Thema Leichtbau eine zentrale Rolle. Brose nutzt innovative Werkstoffe für leichtere Komponenten und Systeme im Fahrzeug. Zum Einsatz kommen hier glasfasergewebeverstärkte Thermoplaste – sogenanntes Organoblech. Erste Serienaufträge für Tür- und Sitzprodukte aus dem Material sind bereits gestartet. Mit Blick auf die Zukunft sehen unsere Brose Experten besonders bei hochausgestatteten Produktvarianten viel Potenzial.
Bereits seit 2008 beschäftigt sich Brose mit dem zukunftsträchtigen Werkstoff. „Da endlosfaserverstärkte Thermoplaste im automobilen Massenmarkt noch nicht im Einsatz waren, mussten wir zunächst die dazu erforderlichen Grundlagen erarbeiten“, berichtet Christina Hack, Leiterin Vorentwicklung Brose Gruppe. In ihrer Funktion steuert sie die geschäftsbereichsübergreifenden Aktivitäten. Dazu gehört zum Beispiel eine eigene Norm für die gewebeverstärkten Thermoplaste, die als Basis und Leitfaden für Entwicklung und Qualitätssicherung dient.
Türsystem mit viel Funktion und wenig Gewicht
Mit einem intelligenten Materialmix ist es Brose gelungen, ein innovatives Türsystem zu entwickeln, das hinsichtlich Leichtbau, Funktionalität und Designfreiheit neue Maßstäbe setzt. „Im Vergleich zu herkömmlichen Produkten können wir auch hier bis zu fünf Kilogramm, also 40 Prozent des Gewichts, einsparen – bei gleichzeitiger Crashsicherheit. Zudem erreichen wir eine Wandstärke von nur noch 0,6 Millimetern“, betont Michael Thienel. Er ist bei Brose in der Vorentwicklung tätig und Experte für Türkonzepte.
Brose setzt deshalb neben der eigenen Entwicklungskompetenz auch auf Prozessstärke beim Industrialisieren und auf die ertragreiche Zusammenarbeit mit Entwicklungspartnern. So werden Produkte aus endlosfaserverstärkten Thermoplasten in die Großserie überführt. Als erstes Projekt im Türbereich liefern wir seit 2018 eine Million Module pro Jahr an Ford.
Das Team unter der Projektleitung von Michael Thienel (links) am Hallstadter Standort. Der Materialica Award wiegt mit rund einem Kilogramm etwa doppelt so viel wie das Brose Leichtbautürsystem. Es ist eine von insgesamt drei Auszeichnungen, die Brose für seine Leichtbaukonzepte in den letzten drei Jahren erhalten hat.
Erste Anlage für die Verarbeitung von Organoblechen im Brose Werk Hallstadt: einbaufertige und vorgeprüfte Türsysteme.
Rücksitzklappe 40 Prozent leichter
„Organobleche weisen eine hohe Festigkeit und Schadenstoleranz auf. Das ist besonders bei Bauteilen von Vorteil, die Crashbelastungen standhalten müssen“, erklärt Andrea Bauersachs. Die Expertin für Sitzkonzepte arbeitet in der Vorentwicklung von Brose. Seit 24 Jahren ist sie in unserem Familienunternehmen tätig. Heute beschäftigt sie sich täglich damit, den Fahrzeugsitz von morgen leichter zu machen.
„Durch den Einsatz dieses Werkstoffs sparen wir gegenüber der herkömmlichen Stahlvariante etwa 1,5 Kilogramm ein, rund 40 Prozent des Gewichts“, erklärte sie. Zusätzliche Kosten für den Hersteller: keine. Denn durch intelligentes Design integriert Brose zwölf Einzelteile in die Organo-Rücksitzklappe. So entfallen drei Schweißprozesse und die Ausgaben für Werkzeuge sinken. Die Serienfertigung startete Ende 2016 in Coburg – nur 21 Monate nach der Beauftragung durch den Kunden Jaguar Land Rover. „Das ist die erste Serienproduktion eines sicherheitsrelevanten Strukturbauteils aus dem Leichtbauwerkstoff“, sagt Andrea Bauersachs nicht ohne Stolz auf die Leistung ihres Projektteams.
Das interdisziplinäre Team aus Entwicklung und Fertigung mit Andrea Bauersachs (Bildmitte) vor der Spritzgussanlage im Werk Coburg.
Die Serienfertigung der Rücksitzklappe aus Organoblech im Werk Coburg. Die angespritzte Rippenstruktur erhöht die Steifigkeit des Produkts.
Wie sind die nächsten Schritte in der Karriere von Organoblech?
Weiterentwicklungen werden unter anderem durch einen Materialmix möglich sein, sind sich die drei Brose Spezialisten einig. Das technische und wirtschaftliche Potenzial von Türmodulen aus Organoblech zeigt Brose mit einer Vorstudie auf der IAA 2019. Das Produkt wird bei gleichen oder sogar geringeren Kosten nochmals um 1,2 Kilogramm leichter. Der nächste Schritt ist dann ein Vollkunststoffrahmen in konventionellen Türen. Klingt langweilig? Ist es aber gar nicht, so Michael Thienel: „Dafür müssen mehrere Organobleche unterschiedlicher Dicke in einem Arbeitsschritt geformt und miteinander verbunden werden.“ Den ersten serienfähigen Prozess hat Brose zusammen mit dem Spritzgießmaschinen-Hersteller Engel entwickelt.
Mit Blick auf das autonome Fahren und einen anpassungsfähigen Innenraum meint Andrea Bauersachs: „Durch neue Funktionalitäten im Interior können wir das Design unserer Produkte teilweise ganz neu denken. Das Potenzial von Leichtbaumaterialien kann dabei verstärkt genutzt werden. Durch ihren Einsatz können wir mehr Elemente in unsere Produkte integrieren. Das sind zum Beispiel bei der Sitzstruktur Abspanndrähte für Bezüge oder Blenden. Dadurch entfallen heute vorhandene Schnittstellen. Das wiederum reduziert den Testaufwand und die Montagekosten.“
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