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Best Practice Technologietransfer

08/13/15

Mit Kohlenstoff-Fasern leicht gebaut: Industrielabor in Magdeburg optimiert Hydraulik-Zylinder

Und wieder ist ein Teil leichter: Dem Industrielabor „Funktionsoptimierter Leichtbau“ der Hochschule Magdeburg-Stendal ist es gelungen, einen Hydraulik-Zylinder aus Aluminium und kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff  zu entwickeln. Der Leichtbauzylinder hält allen Anforderungen zum Einsatz in Kränen oder Arbeitsbühnen stand und wird demnächst von der westfälischen Firma „MBS Hydraulik“ vertrieben, die Forschungspartner des Projekts war. Sie hält nun ein innovatives, serienfertiges Produkt in der Hand, denn 95 Prozent der Hydraulik-Zylinder wurden bislang aus massivem Stahl gebaut.   

Stahl gegen Kohlenstoff-Faser

„Kohlenstoff-Fasern haben im Vergleich zu Stahl eine deutlich geringere Dichte und entsprechend weniger Gewicht“, erklärt Christian Wünsch vom Industrielabor. Dabei hält er ein Bündel grau-schwarzer, mikrometerdünner Kohlenstoff-Fasern – auch Carbon-Fasern genannt  – in der Hand. Zieht jeder an einem Ende des Bündels, passiert nichts. Wird es vorher zur Schleife gebunden, bricht es sofort. „Kohlenstoff-Fasern können in Faserrichtung deutlich steifer und fester sein als Stahl, quer sind sie dagegen kaum belastbar“, erklärt der Ingenieur. An dieser Stelle setzte die Forschungsarbeit des Teams um Laborleiter Prof. Dr.-Ing. Jürgen Häberle an: Welche Kohlenstoff-Fasern sind geeignet? Wie lässt sich der Hydraulik-Zylinder umwickeln und verkleben? Welches Verfahren gibt die nötige Stabilität?

Christian Wünsch vom Industrielabor „Funktionsoptimierter Leichtbau“ der Hochschule Magdeburg-Stendal zeigt, wie Kohlenstoff-Fasern verarbeitet werden können.
Herausforderungen für den Maschinenbau

„Freude an anspruchsvollen Aufgaben“ ist auf der Homepage von MBS Hydraulik auf Deutsch, Englisch und Chinesisch zu lesen. Das Credo gilt für den Maschinenbaubetrieb in Lübbecke seit mehr als 30 Jahren. Zu den Kunden zählen unter anderen Hersteller großer Baumaschinen. „Unsere eigene Entwicklungsarbeit ging bereits in die Richtung Leichtbau, insbesondere durch den Einsatz von Aluminiumteilen“, erzählt Kornelius Herrmann, seit sieben Jahren einer von zwei Geschäftsführern: „Durch den fehlenden Stahl wurden allerdings vor allem die axialen Kräfte zum Problem.“ Allgemein erklärt: Wird eine Bockwurst im Wasserbad zu heiß, dann platzt sie – und zwar immer der Länge nach. Das gleiche passiert bei zu hohem Druck mit Hydraulik-Zylindern.

Ressourcen sparender Leichtbau statt Massivität

Durch Empfehlung einer anderen Firma sind Kornelius Herrmann und sein Geschäftspartner schließlich auf das Industrielabor Funktionsoptimierter Leichtbau an der Hochschule Magdeburg-Stendal gestoßen. Es hat sich über die Region hinaus einen Namen beim Leichtbau erarbeitet, einer Technologie, die im Zeichen der Zeit stehen: „Auch für viele unserer Kunden geht es immer mehr darum, Gewicht zu sparen, Ressourcen zu schonen und weniger Energie einzusetzen“, sagt Kornelius Herrmann, der sich hauptsächlich um den Vertrieb kümmert. Trotz der sich wandelnden Werte rechnet er zukünftig noch mit viel Überzeugungsarbeit: „Ein Hydraulik-Zylinder aus Aluminium und Carbon ist ein Bruch für eine Branche, die immer auf Sicherheit und Massivität gesetzt hat.“

Hydraulik-Zylinder aus dem Haus MBS Hydraulik in Lübbecke. Bild: MBS Hydraulik GmbH & Co. KG
Knowhow wiegt Risiko auf

Insofern wird sich auch erst noch zeigen, ob sich die eigenen Investitionen in das Projekt mit dem Industrielabor in Magdeburg gelohnt haben, das zusätzlich durch Drittmittel des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) finanziert wurde. Doch für die Geschäftsführer von MBS Hydraulik, verantwortlich für rund 70 Mitarbeiter, war es das Risiko in jedem Fall Wert einzugehen: „Wir haben weit mehr in der Hand als ein serienfertiges Produkt. Durch die gute Zusammenarbeit mit den Wissenschaftlern wissen wir nun, wie sich Carbon einsetzen lässt und wo für uns weitere Potenziale liegen. Dieser Wissensvorsprung ist uns nicht mehr zu nehmen“, sagt Kornelius Herrmann, selbst erfahrener Maschinenbau-Ingenieur.


KATalysiert

 

Das Industrielabor „Funktionsoptimierter Leichtbau“ wurde seit 2008 mit Mitteln der Europäischen Union aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) in Kooperation mit dem KAT aufgebaut. Ziel ist es, Unternehmen der Region, insbesondere KMU, den Zugang zu innovativen Leichtbau-Technologien zu ermöglichen und deren Wettbewerbsfähigkeit zu erhöhen.

Der Wissens- und Technologietransfer findet auf mehreren Ebenen statt: von der individuellen Beratung über innerbetriebliche Aus- und Weiterbildung bis hin zu kooperativen Forschungsprojekten.

Die Kernkompetenzen des Industrielabors liegen in den Gebieten der Faser-Kunststoffverbunde (FKV), der Klebtechnik und des Leichtbaus. Sie sind Querschnittsthemen, die in zahlreichen Branchen Anknüpfungspunkte finden.