Leichter produzieren. 1

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1 Leichter produzieren Automatisierung. US-Automobil- und Luftfahrtunternehmen investieren massiv, um ihre Produkte leichter zu machen. Davon können Anbieter von Automatisierungstechnik profitieren. Weniger ist mehr. Das ist momentan das vorherrschende Motto bei der Produktion in der US-Luftfahrt- und Automobilindustrie. Die Branchen-produkte sollen durch Leichtbauwerkstoffe deutlich an Gewicht verlieren. Dies stellt neue Anforderungen an die Ausrüstungen: angefangen bei der Bearbeitung der Materialien mit Maschinen bis hin zum verstärkten Einsatz von innovativen Produktionsmethoden wie dem 3-D-Druck. Scott Beckwith, technischer Direktor bei der Society for the Advancement of Material and Process Engineering, sieht beispielsweise Flugzeughersteller unter Druck, treibstoffsparende Flugzeuge in großen Stückzahlen zu produzieren. Dafür verwenden sie verstärkt Karbon- sowie Metall-Keramik-Verbundstoffe in Flügeln, Rumpfsektoren und zahlreichen weiteren Segmenten. Zulieferern ist es dem Marktexperten zufolge jüngst gelungen, die Qualität entsprechender Teile erheblich zu steigern. Die Zelle des Großraumflugzeugs "787 Dreamliner" von Boeing besteht zu einem hohen Anteil aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) und weiteren Verbundstoffen. Etwa 2020 will der Flugzeugbauer zudem mit der "777X" eine neue Serie auf den Markt bringen, deren Tragflächen aus sehr leichten und zugleich harten Kar 1

2 bonverbundstoffen bestehen. In den USA bauen Boeings Verbundstofflieferanten ihre Kapazitäten aus, um den steigenden Bedarf zu bedienen. Aluminium statt Stahl Die Automobilindustrie setzt ebenfalls auf Leichtbau, um staatliche Vorgaben einzuhalten. Die Hersteller müssen die durchschnittliche Kraftstoffeffizienz ihrer Pkw- und leichten Lkw-Flotten bis 2025 im Vergleich zu 2014 in etwa verdoppeln. Der Aluminiumbedarf steigt deutlich. Aufgrund der im Vergleich zu Stahl hohen Kosten findet das Material derzeit vor allem in hochpreisigen Automobilen Verwendung. Allerdings wird das Leichtmetall auch im Volumensegment immer wichtiger. Ford bringt seinen Bestseller "F-150 Pickup" seit 2015 mit einer Aluminium- anstelle einer Stahlkarosserie auf den Markt. Der Marktforscher Ducker Worldwide prognostiziert, dass 2018 rund 18 Prozent aller in Nordamerika neu produzierten Pkw und leichten Lkw mit einer kompletten Aluminiumkarosserie ausgestattet sein werden. Die meisten Automobilhersteller setzen auf eine Kombination von Leichtbauwerkstoffen. Kunststoffe dürften künftig immer häufiger auch für belastete Teile zum Einsatz kommen. Innovativen Verbundstoffen werden ebenfalls hohe Potenziale bescheinigt. Der Marktforscher Lux Research geht davon aus, dass CFK dank erheblicher Forschungsaktivitäten ab 2025 einen rasanten Einzug in die Automobilfertigung halten wird. Der Druck, die Produkte leichter zu machen, setzt sich in der Lieferkette fort, beobachtet Scott Beckwith. "Sowohl in der Automobil- als auch in der Luftfahrtindustrie geht in der Entwicklung von fortschrittlichen Leichtbaulösungen derzeit ein Trend zu engen Kooperationen zwischen Erstausrüstern und Zulieferern." Ein Joint Venture zwischen BMW und SGL Group, dem deutschen Hersteller von Kohlenstoffprodukten, produziert seit 2011 in Moses Lake (Washington) Karbonfasern. Diese werden in Deutschland zu CFK weiterverarbeitet und in den Karosserien der BMW-Modelle i3 und i8 verbaut. Im vergangenen Jahr kündigte das Unternehmen an, den jährlichen Output im Moses-Lake-Werk bis Ende 2015 auf Tonnen Kar-bonfasern zu verdreifachen. Ford und Dowaksa, einer der führenden Anbieter von Kohlefaserwerkstoffen, vereinbarten im Februar 2015 eine enge Zusammenarbeit. Ziel ist die beschleunigte Entwicklung von Kohlefaserverbundstoffen für künftige Fordmodelle in der Großserienfertigung. Leichtbauroboter im Kommen Zur Verarbeitung der hochwertigen Leichtbauwerkstoffe modernisieren etliche Flugzeug- und Automobilhersteller ihre Produktionsprozesse. Dabei spielen Industrieroboter eine große Rolle. "Die Luftfahrtindustrie erfährt derzeit einen starken Automatisierungsschub", berichtet Dr. Till Reuter, Vorstandsvorsitzender des deutschen Roboter- und Anlagenbauers Kuka. Das trifft besonders auf Nordamerika zu. Boeing plant, die Rümpfe der Flugzeuge "777" und der "777X" in Everett (Washington) in einem automatisierten Montageverfahren mit Robotern zu fertigen. Diese hat Kuka entwickelt. Die Rümpfe sollen auf diese Weise doppelt so schnell produziert werden. 2

3 Zudem ist robotergestütztes Laserschneiden von Leichtbauwerkstoffen in der Autoindustrie auf dem Vormarsch. Seit einigen Jahren werden Roboter außer in Schweiß- und Lackiervorgänge auch in die Montage integriert, berichtet Alex Shikany, Leiter des Bereichs Marktanalyse bei der Robotic Industries Association. So hat beispielsweise Kaliforniens Elektroautobauer Tesla sein Werk in Fremont mit modernster Robotertechnik ausgestattet. Dabei setzt Tesla ebenfalls stark auf Roboter aus dem Hause Kuka. Hersteller bringen immer neue Hochgeschwindigkeitsroboter mit ausgefeilter Technik auf den Markt. Innovative Schnittstellen-, Steuerungs- und Softwarelösungen erlauben den immer breiteren Robotereinsatz auch in kleineren Unternehmen. Drucken für die Luftfahrt Eine weitere Möglichkeit, leichtere Produkte als bislang herzustellen, bietet der 3-D-Druck. Kfz- und Flugzeughersteller setzen forciert auf dieses Verfahren, vor allem bei der Fertigung von Prototypen für Testzwecke. "Im Luftfahrtsektor werden 3-D-Drucker zunehmend für die Produktion hochpreisiger Einzelteile oder bei Bauelementen mit einem komplizierten Aufbau verwendet", berichtet Terry Wohlers, Geschäftsführer des spezialisierten Marktforschers Wohlers Associates. Nach Angaben von Boeing kommen in ihren Flugzeugmodellen Hunderte verschiedene im 3-D-Druckverfahren hergestellte Teile zum Einsatz. Der US-Technologiekonzern Lockheed Martin will künftig Titanteile für kommerzielle Nachrichtensatelliten "drucken". Die General-Electric-Tochter GE Aviation plant, bis 2020 rund Teile mit der Technologie zu produzieren. In die neuen Düsenantriebe ("Leap") will GE Aviation serienmäßig 19 per 3-D-Druck gefertigte Brennerdüsen einbauen. 3

4 Große Potenziale sehen Analysten mittelfristig in der Teilefertigung für die Automobilindustrie. Ford kooperiert bereits mit dem kalifornischen Start-up Carbon3D. Die CLIP-Technologie des jungen Unternehmens ist wesentlich schneller als bislang verwendete 3-D-Drucktechniken und arbeitet mit UV-Licht und Sauerstoff. Ford testet, welche Kunststoffteile in handelsüblicher Qualität mit diesem Verfahren produziert werden können. Das Unternehmen Local Motors präsentierte 2014 mit dem Prototyp "Strati" das erste Auto, das zu einem Großteil mit 3- D-Druckern hergestellt wird. Ende 2015 will das Unternehmen die Serienfertigung in kleinem Umfang beginnen. Die US-Regierung treibt derweil den Einsatz von Technologien im Bereich Advanced Manufacturing voran, um die Wettbewerbsfähigkeit der US-Industrie zu erhöhen. Dies geschieht unter anderem mit der Finanzierung von Innovationszentren auf der Basis von Public-private-Partnerships (PPP). Diese Forschungsaktivitäten konzentrieren sich nicht zuletzt auf den 3-D-Druck, innovative Leichtbaulösungen und die Automatisierung der Produktion. Im Januar 2015 verkündete Präsident Barack Obama, dass ein Verbund von rund 120 Unternehmen, Universitäten und Forschungseinrichtungen in Knoxville (Tennessee) ein Institut für Fertigungsinnovation errichten werde. Rund 250 Millionen US-Dollar werden hier investiert, um die Herstellung und Entwicklung von Verbundwerkstoffen der nächsten Generation zu erforschen. Bereits 2012 eröffnete die Youngstown State University ein Innovationszentrum ("America Makes") als PPP, das 3-D-Druckverfahren, -werkstoffe und -technologien entwickelt. Text: Christian Janetzke, Germany Trade & Invest New York City Weitere Informationen Noch mehr Informationen zu den USA finden Sie unter Foto: Kuka; muelhausmoers/gtai 4

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