Ultraleicht im Auto sitzen

Sieben Unternehmen aus Deutschland und Österreich entwickeln einen Autositz, der nur 10 kg wiegt. Möglich machen dies gewickelte Strukturbauteile aus FVK.

In einem Verbundprojekt von insgesamt sieben Unternehmen aus Deutschland und Österreich wurde ein Autositz entwickelt, der zeigt, wie Leichtbau zukünftig aussehen kann. Bei seinem Herstellungsverfahren handelt es sich wohl um die derzeit leichteste Art zu bauen. Der Ultraleichtbausitz ist kürzlich mit dem German Innovation Award 2019 ausgezeichnet worden.

Für den größten Teil der Gewichtseinsparung ist ein von Automotive Management Consulting (AMC) konzipiertes Wickelverfahren für Faserverbundbauteile verantwortlich. Das Verfahren – AMC nennt es xFK in 3D – nutzt eine mit Harz imprägnierte Endlosfaser, mit der die Sitzstruktur belastungsgerecht gewickelt und ohne Verschnitt und damit abfallfrei hergestellt wird.

Bei der Prozess-Innovation xFK in 3D handelt es sich um eine flexible, nahezu beliebig gestaltbare Faserverbundtechnologie zum Wickeln von Bauteilen. Wenn die mit Glas-, Kohlenststoff- oder Natur-Fasern verstärkten Kunststoffen (xFK) nach Bauteilfunktion und Lastkollektiven ausgerichtet und dreidimensional gefertigt werden (xFK in 3D), entstehen räumliche, ultraleichte Strukturbauteile hoher Intelligenz. Die Vorteile des Verfahrens reichen von der auf die Kraft- und Spannungsaufnahme ausgelegte Faserablage bis hin zu minimalem Werkstoffverschnitt.

„xFK in 3D ist derzeit sicherlich die leichteste Art zu bauen – Leichtbau in Reinkultur“, wie AMC-Geschäftsführer Rainer Kurek sagt. Die Stärken dieses Verfahrens hat nun das Unternehmen CSI Entwicklungstechnik bei der Konstruktion der Sitzstruktur optimal ausgenutzt. Entstanden ist ein Sitz in ultraleichtbauweise und mit einem im Vergleich zu bestehenden Sitzen unschlagbar geringen Gewicht von 10 kg. Die Tragstruktur (das Gestell) kann – neben der im Projekt gezeigten Bauweise in Carbonfaser – auch in Naturfaser und damit vollständig nachhaltig gewickelt werden Gleichzeitig kann der Sitz stückzahlflexibel hergestellt werden.

Weitere Innovationen betreffen das Backpanel des Sitzes aus 3D|Core, welches eine unschlagbar geringe Dichte von 0,69 g/cm³ aufweist. Die 3D|Core Struktur ist ein Wabenrahmen aus Kunststoff in einem Schaumstoff. Dieser Rahmen bildet eine Verstärkungsstruktur für den Schaum.

„Man kann nach heutigem Stand der Technik und Wissenschaft nicht leichter bauen als auf Faserverbund-Einzelstrangebene. Ebenso lassen 3D-gedruckte Verbindungsteile den höchsten Leichtbaugrad zu“, erklärt Kurek.

Entwickelt wurde die Machbarkeitsstudie des Leichtbausitzes in nur sieben Monaten als gemeinsames Projekt der Initiatoren CSI Entwicklungstechnik, Alba Tooling & Engineering sowie der AMC in Kooperation mit Robert Hofmann, Covestro, 3D-Core und LBK Fertigung. Bei der Entwicklung waren dabei nicht nur modernste Technologien, sondern auch schnellere Arbeitsformen gefragt. Am Ende stand ein Hardware-Prototyp für das Interieur der Zukunft.

mg