Die Revolution beginnt beim Leichtbau nicht erst in der Produktionshalle, sondern setzt bereits bei der Produktentwicklung an. Verallgemeinernd kann man sagen, dass branchenübergreifend in allen wettbewerbsfähigen Produkten der Zukunft Leichtbau enthalten ist, auch wenn es nicht ausdrücklich „draufsteht“. Gleichzeitig ist die grundlegende Änderung der Produktionsprozesse eine der größten Herausforderungen, die im Zusammenhang mit diesem Thema zu bewältigen sind.

Neue Materialien erfordern eine Erprobungszeit und fast immer neue Fertigungsverfahren. Dabei ist wichtig, dass diese Verfahren standardisiert werden und eine Serienherstellung ermöglichen. Besonders der Automobilbau fordert hohe Taktraten bei der Serienproduktion. Mögliche Zusatzkosten bei der Produktherstellung müssen zu signifikanten Einsparungen in der Nutzungsphase führen. Nur so lässt sich ein höherer Verkaufspreis für den Endverbraucher rechtfertigen.

Nachhaltigkeit durch geschlossene Rohstoffkreisläufe

Je mehr unterschiedliche Materialien in einem Produkt verbunden sind, desto anspruchsvoller wird auch die Wiedergewinnung der Wertstoffe für den Produktionsprozess. Bereits beim Entwurf oder der Neugestaltung eines Produktes müssen alle Prozesse von der Konstruktion, Fertigung, Nutzung bis zur Wiederverwendung durchdacht sein. Das Ziel müssen geschlossene Rohstoffkreisläufe sein, die die wertvollen und teilweise auch seltenen Materialien wieder dem Produktionsprozess zuführen. Auf diesem Feld besteht weiterhin Forschungs- und Entwicklungsbedarf.

Die Herstellung, Verarbeitung und Wartung beziehungsweise Reparatur von Produkten aus neuen Materialien sind anspruchsvoll und erfordern hohe Fachkenntnisse, die nur mit entsprechend angepasster Aus- und Weiterbildung sowie Erfahrung erlangt werden können. Daher müssen Lehre und Praxis von Leichtbaumethoden und -werkstoffen erheblich stärker in die allgemeine Schul- und Berufsausbildung und in die akademische Aus- und Weiterbildung integriert werden.

Trotz dieser Herausforderungen gilt es, das enorme Potenzial des Leichtbaus für den Wirtschaftsstandort Deutschland bestmöglich zu nutzen. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) hat dazu eine Reihe von Maßnahmen auf den Weg gebracht.

Für die Wettbewerbsfähigkeit vieler Branchen und die nachhaltige Modernisierung des Industriestandortes Deutschland ist Leichtbau von entscheidender Bedeutung. Deshalb baut das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie die Förderung dieser Zukunftstechnologie konsequent weiter aus. Mit der Geschäftsstelle Leichtbau und dem Forum Leichtbau haben Unternehmerinnen und Unternehmer kompetente Ansprechpartner und eine Plattform zur technologieneutralen und branchenübergreifenden Vernetzung.

Ansprechpartner für Unternehmen: Die Geschäftsstelle Leichtbau

Die Geschäftsstelle Leichtbau (Organigramm (PDF, 182KB)) unterstützt als nationaler und internationaler Netzwerkknotenpunkt deutsche Unternehmen, insbesondere den Mittelstand, bei der Umsetzung des Leichtbaus und begleitet den branchenübergreifenden Technologietransfer - von der die Flankierung von Initiativen bis hin zu einer breiteren industriellen Anwendung des Leichtbaus und seiner Großserientauglichkeit.

Als zentraler Anlaufpunkt für interessierte Akteure aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik koordiniert die Geschäftsstelle Leichtbau die Gestaltung des digitalen Strukturwandels der Industrie im Hinblick auf Leichtbau in Deutschland. Mit praktischen Handlungsempfehlungen und Best-Practice-Beispielen für Unternehmen und Politik sowie individueller Hilfestellung gibt sie entscheidende Impulse und aktiviert geeignete Multiplikatoren zur Unterstützung der Öffentlichkeitsarbeit. Fachkooperationen auf nationaler und internationaler Ebene tragen dazu bei, den Leichtbaustandort Deutschland national und international zu vertreten.

Plattform für Wissenstransfer: Das "Forum Leichtbau"

Gemeinsam mit der GTAI (Germany Trade and Invest) veranstaltet das BMWi regelmäßig einen Runden Tisch. Das "Forum Leichtbau" dient als Plattform für den technologieübergreifenden und effizienten Wissenstransfer zwischen den verschiedenen, bundesweiten Akteuren. Im Mittelpunkt stehen technologische Trends, die Aktivitäten des Bundes und der Bundesländer sowie die Chancen und Risiken auf Auslandsmärkten. Das fünfte Treffen des "Forums Leichtbau" fand am 1. März 2018 statt. Weitere Informationen erhalten Sie unter der E-Mail-Adresse: leichtbau@bmwi.bund.de.

Förderausschreibungen

Mit der Fördermaßnahme „r+Impuls – Innovative Technologien für Ressourceneffizienz – Impulse für industrielle Ressourceneffizienz“ im Rahmenprogramm „Forschung für nachhaltige Entwicklungen (FONA)“ verfolgt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) das Ziel, durch gezielte FuE-Impulse bestehende Hemmnisse bei der Entwicklung und Verbreitung von industriellen Effizienztechnologien zu überwinden. Gleichzeitig trägt die Fördermaßnahme zur Umgestaltung der Wirtschaft zu einer „Green Economy“ bei. Die Einreichungsfrist endet am 17. Juli 2018. Weitere Informationen zur Ausschreibung finden Sie hier.

Der Leichtbauatlas macht den Leichtbaustandort Deutschland über ein interaktives Portal erstmals sichtbar und bietet Wirtschaft und Wissenschaft die Möglichkeit, sich zu vernetzen. In enger Zusammenarbeit mit allen wichtigen Akteuren wurde ein etwa 250 Kriterien umfassender Katalog erarbeitet, mit dem sich Anbieter oder Partner gezielt ermitteln lassen. Ergänzende Unterstützung bieten die Freitextsuche und die Deutschlandkarte.

Das interaktive und kostenfreie Portal präsentiert übersichtlich die leichtbaurelevanten Kompetenzen in Deutschland und ist offen für Organisationen, die ihre Verfahren und Aktivitäten auf den Leichtbau fokussiert haben und mit hoher Reichweite präsentieren wollen. Dabei ist der Leichtbauatlas material- und technologieübergreifend sowie branchenneutral aufgestellt und bietet über einen umfangreichen Kriterienfilter sowie die Suchfunktion die Möglichkeit, gezielt nach Anbietern oder Partnern zu suchen. Registrierte Organisationen können einen eigenen Profilsteckbrief anlegen und veröffentlichen.

Die Herstellung von Leichtbauprodukten kann über einen geringeren Materialeinsatz zu geringeren Kosten und verbesserten Funktionalitäten führen. Stoffleichtbau, Formleichtbau und funktionsintegrierter Leichtbau ergänzen einander, sodass Rohstoffe, Kosten und Energie optimal genutzt werden.

Stoffleichtbau

Hier werden schwere Materialien mit hoher Dichte durch leichtgewichtigere Materialien, wie zum Beispiel Leichtmetalle (Aluminium, Titan, Magnesium) oder Faserverbundwerkstoffe (Carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK), Glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK)) ersetzt. Besonders effizient wird der Stoffleichtbau, wenn je nach Belastung und Funktion unterschiedliche Materialien kombiniert werden. In diesem Fall spricht man vom hybriden beziehungsweise Multimaterialleichtbau.

Formleichtbau

Unter Formleichtbau werden komplexe Strukturen verstanden, die durch die Optimierung der räumlichen Anordnung (Topologie) von Verstärkungen oder Verstrebungen erreicht werden. Diese orientieren sich oft an Konstruktionsprinzipien der Natur, die unter dem Begriff Bionik zusammengefasst werden. Hierzu gehört beispielsweise die Form der sechseckigen Bienenwaben oder der lastoptimierte Aufbau von Knochen. Diese Formen können oftmals nur mit erheblichem Aufwand durch klassische Verfahren wie Gießen oder Fräsen hergestellt werden. Moderne additive Fertigungsverfahren wie der 3D-Druck erschließen völlig neue Formen und Designs für leichtere und leistungsfähigere Produkte.

Funktionsintegrierter Leichtbau

In Tragstrukturen können weitere Funktionen integriert werden. Diese Funktionen können dann an anderer Stelle eingespart werden. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, durch additive Verfahren Kühlstrukturen im Bauteil zu erzeugen, statt von außen anzubringen. Von Funktionsintegration wird im Leichtbau auch gesprochen, wenn elektrisch leitenden Materialien wie Kupfer und Aluminium in Faserverbundwerkstoffe integriert und zusätzliche Leitungen eingespart werden können. Durch Funktionsintegration entfallen Aufwendungen für das Material und die Montage.