Zeit ist Geld. Um bei beidem zu sparen, hält jetzt eine neue Schweißtechnik Einzug in die Autoproduktion, die die Schweißzeiten auf weniger als ein Drittel verkürzt. Thorsten Kimpel vom Laserhersteller Trumpf:
"Bei dem Hutablage des Passat B6 waren insgesamt 35 Schweißpunkte auf dem Bauteil. Diese 35 Schweißpunkte wurden mit 4 Robotern und fünf Schweißzangen durchgeführt. Mit der neuen Technik wurden diese 35 Schweißpunkte mit einem Roboter und einer Optik durchgeführt, anstelle der 45 Sekunden jetzt nur noch in 13,9 Sekunden."
Möglich wird das durch eine spezielle Optik, die den Laserstrahl blitzschnell umlenken kann. Die funktioniert im Prinzip wie die Effektbeleuchtung in einer Disco, bei der der Lichtstrahl über schnelle Spiegel reflektiert und abgelenkt wird, nur noch viel schneller. Die Optik befindet sich dabei an einem Roboterarm, der sich jetzt nur noch in die Nähe der Schweißstelle bewegen muss, der Laser kann bis zu einem halben Meter entfernt sein. Thorsten Kimpel:
"Das heißt die schnellen Bewegungen machen die mit geringer Masse behafteten Scannerspiegel und die großen Bewegungen werden vom Roboter ausgeführt, so dass eben dort sehr schnelle Bewegungen sehr schnell und kostengünstig ausgeführt werden können."
Damit die Optik so weit von der Schweißstelle entfernt arbeiten kann, war auch ein völlig neuer Laser mit einer höheren Strahlqualität notwendig. Bei bisherigen Lasern besteht das Medium, in dem der Laserstrahl entsteht aus einem Stab, der sich bei Wärme ausdehnt, und so das Lichtspektrum verändert. Die neuen Laser haben nur eine hauchdünne Scheibe als Lasermedium und leuchten daher viel konstanter. Außerdem werden sie mit Leuchtdioden angeregt. Damit erreichen sie einen sensationellen Wirkungsgrad von 25 Prozent. Normale Stablaser liegen bei rund vier Prozent.
Neben dem altbekannten Werkstoff Stahl setzen die Autohersteller zunehmend auch auf Carbon oder Kohlenstofffaser verstärkten Kunststoff, kurz CFK. Zwar wird das Material schon seit rund 25 Jahren in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt und auch in der Formel Eins ist das so genannte Carbon-Monocoque, der Schalenrumpf, schon lange ein Begriff. Als erster Hersteller baut BMW Kohlenstofffaserkunststoffe jetzt aber auch in ein Serienauto ein. Das Dach des neuen BMW M6 besteht serienmäßig aus Kohlenstofffaser verstärktem Kunststoff. Die anderen Autohersteller auf dem Massenmarkt halten sich dagegen noch zurück, denn große Stückzahlen dieses Kunststoffes sind immer noch zu teuer und damit nicht konkurrenzfähig. Aber das wird sich bald ändern, wenn die Kohlenfasern automatisch in das Bauteil gelegt werden, meint Wilm Unckenbold vom Verein Neue Materialien Niedersachsen.
"Also was kommt, sind ganz einfach gesprochen neue Maschinentechniken. Also Maschinen, mit denen Sie vollautomatisch Faserverbund-Halbzeuge in die Werkzeuge reinlegen können, also Roboter im Prinzip, Maschinen, mit denen sie bildlich gesprochen Ihre Wohnzimmerwände automatisch tapezieren könnten, ohne dass die Fenster übertapeziert werden. Also Ausschnitte werden gleich mit reingebracht in die Struktur. Dann werden auch neue Fasermaterialien entwickelt, die kostengünstiger sind."
Und sogar die Festigkeit wollen die Materialforscher in Zukunft noch weiter steigern, mit dem so genannten beanspruchten Konstruieren des Werkstoffs. Dann nämlich werden die Kohlenstofffasern genau so in das Bauteil gelegt, dass sie die größtmöglichen Belastungen aufnehmen können. Noch ein weiterer Faserverbundwerkstoff erobert mehr und mehr das Automobil: die so genannten Nachwachsenden Rohstoffe. Deren Fasern bestehen aus Hanf oder Flachs. Die Matrix, also das Harz, das die Fasern ummantelt, besteht vielfach schon aus Biopolymeren. Diese Naturrohstoffe sind leicht und lassen sich besonders gut recyclen. Außerdem besitzen sie ein gutes Crashverhalten. Bei einem Unfall splittern sie nicht, wie etwa Glasfaser verstärkter Kunststoff, und stellen so keine Gefahr dar. Bisher werden nachwachsende Rohstoffe vor allem im Innenraum eingesetzt. Um schon mal zu zeigen was noch alles möglich ist, stellt die Braunschweiger Firma Invent jetzt auch Motorhaube, Türen, Kotflügel und Heckklappe aus nachwachsenden Rohstoffen her. Bisher allerdings nur für ein Unikat: für den Rennwagen des Rappers Smudo von den Fantastischen Vieren.
"Bei dem Hutablage des Passat B6 waren insgesamt 35 Schweißpunkte auf dem Bauteil. Diese 35 Schweißpunkte wurden mit 4 Robotern und fünf Schweißzangen durchgeführt. Mit der neuen Technik wurden diese 35 Schweißpunkte mit einem Roboter und einer Optik durchgeführt, anstelle der 45 Sekunden jetzt nur noch in 13,9 Sekunden."
Möglich wird das durch eine spezielle Optik, die den Laserstrahl blitzschnell umlenken kann. Die funktioniert im Prinzip wie die Effektbeleuchtung in einer Disco, bei der der Lichtstrahl über schnelle Spiegel reflektiert und abgelenkt wird, nur noch viel schneller. Die Optik befindet sich dabei an einem Roboterarm, der sich jetzt nur noch in die Nähe der Schweißstelle bewegen muss, der Laser kann bis zu einem halben Meter entfernt sein. Thorsten Kimpel:
"Das heißt die schnellen Bewegungen machen die mit geringer Masse behafteten Scannerspiegel und die großen Bewegungen werden vom Roboter ausgeführt, so dass eben dort sehr schnelle Bewegungen sehr schnell und kostengünstig ausgeführt werden können."
Damit die Optik so weit von der Schweißstelle entfernt arbeiten kann, war auch ein völlig neuer Laser mit einer höheren Strahlqualität notwendig. Bei bisherigen Lasern besteht das Medium, in dem der Laserstrahl entsteht aus einem Stab, der sich bei Wärme ausdehnt, und so das Lichtspektrum verändert. Die neuen Laser haben nur eine hauchdünne Scheibe als Lasermedium und leuchten daher viel konstanter. Außerdem werden sie mit Leuchtdioden angeregt. Damit erreichen sie einen sensationellen Wirkungsgrad von 25 Prozent. Normale Stablaser liegen bei rund vier Prozent.
Neben dem altbekannten Werkstoff Stahl setzen die Autohersteller zunehmend auch auf Carbon oder Kohlenstofffaser verstärkten Kunststoff, kurz CFK. Zwar wird das Material schon seit rund 25 Jahren in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt und auch in der Formel Eins ist das so genannte Carbon-Monocoque, der Schalenrumpf, schon lange ein Begriff. Als erster Hersteller baut BMW Kohlenstofffaserkunststoffe jetzt aber auch in ein Serienauto ein. Das Dach des neuen BMW M6 besteht serienmäßig aus Kohlenstofffaser verstärktem Kunststoff. Die anderen Autohersteller auf dem Massenmarkt halten sich dagegen noch zurück, denn große Stückzahlen dieses Kunststoffes sind immer noch zu teuer und damit nicht konkurrenzfähig. Aber das wird sich bald ändern, wenn die Kohlenfasern automatisch in das Bauteil gelegt werden, meint Wilm Unckenbold vom Verein Neue Materialien Niedersachsen.
"Also was kommt, sind ganz einfach gesprochen neue Maschinentechniken. Also Maschinen, mit denen Sie vollautomatisch Faserverbund-Halbzeuge in die Werkzeuge reinlegen können, also Roboter im Prinzip, Maschinen, mit denen sie bildlich gesprochen Ihre Wohnzimmerwände automatisch tapezieren könnten, ohne dass die Fenster übertapeziert werden. Also Ausschnitte werden gleich mit reingebracht in die Struktur. Dann werden auch neue Fasermaterialien entwickelt, die kostengünstiger sind."
Und sogar die Festigkeit wollen die Materialforscher in Zukunft noch weiter steigern, mit dem so genannten beanspruchten Konstruieren des Werkstoffs. Dann nämlich werden die Kohlenstofffasern genau so in das Bauteil gelegt, dass sie die größtmöglichen Belastungen aufnehmen können. Noch ein weiterer Faserverbundwerkstoff erobert mehr und mehr das Automobil: die so genannten Nachwachsenden Rohstoffe. Deren Fasern bestehen aus Hanf oder Flachs. Die Matrix, also das Harz, das die Fasern ummantelt, besteht vielfach schon aus Biopolymeren. Diese Naturrohstoffe sind leicht und lassen sich besonders gut recyclen. Außerdem besitzen sie ein gutes Crashverhalten. Bei einem Unfall splittern sie nicht, wie etwa Glasfaser verstärkter Kunststoff, und stellen so keine Gefahr dar. Bisher werden nachwachsende Rohstoffe vor allem im Innenraum eingesetzt. Um schon mal zu zeigen was noch alles möglich ist, stellt die Braunschweiger Firma Invent jetzt auch Motorhaube, Türen, Kotflügel und Heckklappe aus nachwachsenden Rohstoffen her. Bisher allerdings nur für ein Unikat: für den Rennwagen des Rappers Smudo von den Fantastischen Vieren.