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16.02.2016

Wie Kohlefaser eine mobile Satellitenschüssel noch agiler macht

Leichtbauserie Teil 1: Leichtbau mit Composites

Es wurden bereits 360 Einheiten gefertigt: mobile Satellitenschüssel mit Kohlefaser-Komponenten. (Bild: Hall Composites)

Deutliche Gewichtsersparnis, genauere Formtoleranzen und minimale Kostensteigerung – das waren die Ziele, als Hall Composites 2013 den Auftrag bekam, in einer Studie den Einsatz von Kohlefaserkomponenten bei hochpräzisen mobilen Satellitenschüsseln zu untersuchen. Benchmark war eine existierende Satellitenschüssel mit 107cm Durchmesser aus gepresstem Aluminium.

Das Entwicklungsteam von Hall Composites konnte sehr bald nachweisen, dass sich das Gewicht der substituierten Teile um bis zu 50 Prozent reduzieren ließ. Die dadurch erreichte höhere Ausrichtgeschwindigkeit und im mobilen Einsatz eine höhere Positionierungsgenauigkeit bot für den Kunden einen deutlichen Wettbewerbsvorteil. Bei den im Rahmen der Zulassung durchgeführten Vibrations- und Schockversuchen übertraf die Kohlefaserkonstruktion die strukturelle Leistungsfähigkeit der Aluminiumvariante deutlich.

In einem luftfahrtzertifiziertem Verfahren laminiert Hall Composites die Bauteile in Präzisionsformen und härtet das Laminat bei 6 bar und 130°C aus. Somit werden in der Serie formfallend Toleranzen von +/- 0,1mm erreicht. Durch das neutrale Wärmeausdehnungsverhalten der Kohlefaser und den exakten Laminataufbau wird diese hohe Formtoleranz auch bei großen Temperaturschwankungen beibehalten.

Deutlich zu erkennen ist das Muster des Kohlefaser-Geleges, das für die Satellitenschüssel verwendet wurde. (Bild: Hall Composites)

Die auf der Basis dieser Ergebnisse durch den Kunden durchgeführte Kostenanalyse kam zu dem Ergebnis, dass es trotz der deutlich höheren Bauteilkosten zu einer Reduzierung der Systemkosten kam. Dank der integrierten Bauweise, die Hall Composites für die Halterung entwickelte, wurden die Anzahl der Systembauteile und damit die Montagekosten erheblich reduziert. Außerdem wurden durch die Gewichtsersparnis Kosteneinsparungen bei den Antriebsmotoren und Halterungen erzielt und der sonst aufwendige Korrosionsschutz entfiel gänzlich.

Das Entwicklungsziel wurde deutlich übertroffen. Hall Composites hat seither 360 Einheiten mit stark steigender Nachfrage gefertigt.

Hier geht es zu Teil 2 der Serie: Hybrider Leichtbau

»Leichtbau mit CFK spielt quer durch alle Branchen eine Rolle«

Dr. Gunnar Merz ist Diplom-Chemiker und CEO des CFK Valley, einer Non-Profit Organisation, die jetzt seit fast 12 Jahren besteht und aufgrund der Nähe zu Airbus Stade die größte Erfahrungen beim Einsatz von CFK (Carbonfaser-verstärktem Kunststoff) besitzt. Die etwa 120 internationalen Mitgliedsunternehmen decken die Wertschöpfungskette der Carbon Composites Technologie komplett ab und beantworten alle Fragen dazu. Parallel wird der Wettbewerbsvorsprung durch gemeinsame Weiterentwicklung der Technologie ausgebaut.


Welche Vorteile bringt Leichtbau aus Ihrer Perspektive mit sich?
In einem Satz: Leichtbau ersetzt schwerere Materialien bei gleichen oder verbesserten Eigenschaften. Mit dem Einsatz von Leichtbau kann bei bewegten Teilen Energie gespart beziehungsweise die Effizienz gesteigert werden.

Welche Branchen sind aktuell Anwender und welche in Zukunft?
Leichtbau mit CFK spielt quer durch alle Branchen eine Rolle. Das beginnt bei den Mobilitätsbranchen – also Luft- und Raumfahrt, Auto, LKW, Schiff, Bahn – und reicht über die Windenergie, die Sport- und Freizeitindustrie bis hin zum Bauwesen. Branchen, die künftig noch mehr auf Leichtbau setzen werden, sind außerdem der Maschinenbau und die Offshore-Industrie. Hier haben wir noch viel Potenzial.

In welchen Aspekten schöpfen Sie die Chancen noch nicht voll aus?
Die eingesetzten Leichtbaumaterialien wie etwa CFK haben neben der Gewichtsersparnis weitere positive Eigenschaften, die häufig übersehen werden. Außerdem sind die gesamten Möglichkeiten des Leichtbaus, also beispielsweise der Einsatz von Hybriden noch nicht ausreichend bekannt. Hier sind wir gefragt, dies zu leisten.

Welche Rolle spielt für Sie die Hannover Messe/Industrial Supply?
Mit einer Präsenz auf der Hannover Messe bietet sich die Chance, vor allem den Maschinenbau auf die möglichen Leichtbaulösungen ansprechen zu können, Beispiele zu zeigen und bei den nächsten Schritten zu unterstützen.

Von Katja Wohlers

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