Johnson Controls investiert in Leichtbau-Forschungsprojekt

Johnson Controls, ein globales Multi-Industrie-Unternehmen, beteiligt sich an einem automobilen Forschungsprojekt, das zwei Leichtbau-Ansätze erstmals miteinander kombiniert. Die Partner aus Wissenschaft und Industrie arbeiten an sogenannten Tailored Tubes ("maßgeschneiderte Rohre") aus dem Werkstoffverbund (Hybrid) Stahl und AluMINIum. Daraus könnten sich Gewichtseinsparungen von 10 bis 20% ergeben, was wiederum der Kraftstoff- und Emissionsbilanz zugutekommt.

In der Großserienproduktion von Fahrzeugsitzen werden Tailored Tubes bereits in hohem Umfang eingesetzt – hier bestehen sie aus Stahl in verschiedenen Wandstärken. Im Rahmen des seit März 2014 laufenden Forschungsprojektes "Innenhochdruckumformen laserstrahlgelöteter Tailored Hybrid Tubes aus Stahl-AluMINIum-Mischverbindungen für den automobilen Leichtbau (IHU-THT)" untersuchen die Projektpartner die Möglichkeiten, die erheblichen Gewichtsvorteile von AluMINIum durch den kombinierten Einsatz mit Stahl in den Hohlbauteilen zu nutzen. "Die zentrale HerausForderung liegt dabei zunächst in der Verbindung von Stahl- und Alurohrsegmenten", erklärt Dr. Andreas Eppinger, Group Vice President Technology Management, Johnson Controls Automotive SEATing. "Die Hohlbauteile werden mittels Innenhochdruckumformen (IHU) in ihre endgültige Geometrie gebracht – gängige Fügeverfahren wie zum Beispiel Schweißen sind für die Verbindungsnähte zwischen AluMINIum und Stahl jedoch nicht geeignet, weil sie dem extremen Druck des flüssigen Mediums beim IHU-Vorgang nicht standhalten."

Stattdessen setzt das Forschungsteam, das auf der Wissenschaftsseite aus dem Institut für Integrierte Produktion (IPH) und dem Laser Zentrum Hannover (LZH) besteht, auf das Laserlöten, um eine widerstandsfähige und dauerhafte Naht zu erzeugen. In dem auf 24 Monate Laufzeit ausgelegten Projekt arbeiten Wissenschaftler, Unternehmen aus der Lasertechnik, Automobilzulieferer und -hersteller nun intensiv daran, das Fertigungsverfahren zu optimieren und auf industrielle Einsatzmöglichkeiten in Anwendungen als Karosserieteile, Aufprallschutzteile für Türen oder Sitzquerträger vorzubereiten.

"Wir beteiligen uns aktuell vor allem mit Entwicklungs- und Simulationsleistungen und unterstützen durch umfangreiche Bauteiletests. Im nächsten Schritt werden wir auch Bauteile fertigen und schließlich einen Konzeptsitz mit einer THT-Lehne präsentieren", so Eppinger.

Für Johnson Controls bietet das Projekt, das vom BundesMINIsterium für Wirtschaft und Energie sowie von der Forschungsvereinigung Automobiltechnik (FAT) unterstützt wird, gleich mehrere Ansätze mit enormem Zukunftspotenzial, die im Projektverlauf validiert werden sollen: "Zum einen würden wir mit Sitzlehnen aus hybriden Tailored Tubes enorme Gewichtseinsparungen realisieren – nicht nur durch den leichteren Materialmix aus Stahl und AluMINIum, sondern auch durch weniger Bauteile. Wir untersuchen zudem die Möglichkeit einer direkten und hochfesten Integration der Lehneneinsteller. Damit könnten wir auf bislang benötigte, zusätzliche Adaptionsteile verzichten und unsere globalen Fertigungsprozesse grundlegend beschleunigen sowie effizienter auslegen", so Eppinger.

Zum anderen eröffnen sich mit der extrem lastgerechten Auslegung der Lehnenbauteile überaus attraktive Designoptionen. Johnson Controls setzt bei der Gestaltung seines Konzeptträgers auf optischen Leichtbau durch konkave Konturen: Eine ultradünne Rahmenkonstruktion mit nach innen gewölbten Oberflächen an der Rückseite der Sitzlehne soll Fondpassagieren ungewöhnlich große Kniefreiheit bieten und sowohl Package wie Nutzungskomfort erheblich steigern.