„Die OHLF ermöglicht uns, in ganz neuen Forschungsfeldern zu arbeiten“

Die Open Hybrid LabFactory bringt Experten aus Forschung und Industrie zusammen: ein Interview mit Prof. Dr. Klaus Dilger (OHLF) und Thomas Papenheim (IAV)

Leichtbau ist ein Schlüsselthema für konventionell betriebene Fahrzeuge und für E-Autos. Auch das autonome Fahren stellt neue Anforderungen an die Fahrzeugstrukturen. Die Open Hybrid LabFactory (OHLF) in Wolfsburg bringt Forschung und Industrie unter einem Dach zusammen, um neue Lösungen zu entwickeln und serienreif zu machen. Professor Klaus Dilger (Vorstandsvorsitzender des Open Hybrid LabFactory e.V.) und Thomas Papenheim (Bereichsleiter Sicherheit und Exterieur bei IAV) sprechen im automotion-Interview über die Besonderheiten und die Perspektiven des ehrgeizigen Vorhabens.

Herr Professor Dilger, welche Ziele verfolgt die Open Hybrid LabFactory?

Dilger: Unser Ziel ist der „demokratisierte Leichtbau“. Wir wollen leichte Strukturen zu geringen Material- und Fertigungskosten entwickeln und herstellen. Dabei muss man sich immer klarmachen, dass hier sowohl das Material als auch der Fertigungsprozess eine Rolle spielen: Während ein Kilogramm Stahl etwa einen Euro kostet, steigt der Preis bei Aluminium bereits auf drei bis vier Euro pro Kilogramm. Und für CFK muss man mit rund 20 Euro pro Kilogramm rechnen. Hinzu kommt der hohe Zeitaufwand für die Fertigung von CFKBauteilen: Die Verarbeitungskosten machen etwa die Hälfte der Bauteilkosten aus. Wir wollen darum weg von Monocoque-Strukturen aus einem einzigen Material und hin zu einem intelligenten Material-Mix, mit dem wir leichte Strukturen zu wettbewerbsfähigen Kosten herstellen können.

Warum ist diese Idee bisher noch nicht in der Serie angekommen?

Dilger: Auf der Karosserie-Ebene gibt es den Multimaterial-Mix bereits. Allerdings erweist sich schon hier die Fügetechnik als sehr komplex – wir können beispielsweise Stahl und Aluminium nicht verschweißen, sondern müssen die beiden Werkstoffe mechanisch oder mit einem Klebstoff fügen, was unterschiedliche prozesstechnische Herausforderungen mit sich bringt und die Eigenschaften des Fahrzeugs beeinflussen kann. Insbesondere die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien sind hier zu nennen, deren Berücksichtigung Anpassungen in der Prozesskette und bei den Fügeverfahren erfordert. Es ist also keineswegs trivial, auf Fahrzeugebene unterschiedliche Werkstoffe zu integrieren. In der OHLF gehen wir aber noch einen Schritt weiter: Wir wollen den Multimaterial-Mix auf Bauteilebene realisieren – und das möglichst noch in einem Arbeitsschritt. Wir haben uns auf die Fahnen geschrieben: ein Takt, ein Bauteil! Ziel ist es, durch die Produktionsverfahren die höheren Werkstoffkosten zu kompensieren.

Was kann IAV dazu beitragen?

Papenheim: Wir wollen den Leichtbau aktiv gestalten und haben in den letzten Jahren bereits einige Projekte – auch Förderprojekte – durchgeführt. Mittlerweile sind wir für mehrere OEMs der bevorzugte Partner beim Thema „Leichtbau“. Was die OHLF anstrebt, ist aus meiner Sicht aber ein echter Quantensprung. Ich bin sicher, dass der Multimaterial-Mix in Zukunft unverzichtbar sein wird, und hier können wir auf diese Entwicklung aktiv Einfluss nehmen. Darum haben wir uns für die Vollmitgliedschaft entschieden, die uns durch die Mitarbeit im OHLF-Beirat eine Mitsprache bei den Projekten und den Investitionen ermöglicht. Darüber hinaus können wir uns durch die Mitarbeit auch in der Branche als führendes Unternehmen für Leichtbau positionieren. Das halte ich für besonders wichtig, weil die Gewichtsreduzierung in den kommenden Jahren eine zentrale Rolle spielen wird – um die CO2-Ziele bei den Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor zu erreichen und um die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu steigern. Aber auch das autonome Fahren wird in Zukunft zu neuen Fahrzeugkonzepten und zum weiteren Einsatz von Leichtbau führen.

Dilger: Wir reden hier hauptsächlich von geänderten Fahrzeugstrukturen. Sie sollen nicht nur leicht, sondern auch anders sein als heute. Die Elektromobilität verlangt beispielsweise ein anders Konzept für die Fahrzeugstruktur als ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor, weil es hier ganz andere Massenverteilungen und Ankerpunkte gibt. Das gilt auch für das autonome Fahren. Hinzu kommt, dass man künftig mehr Fahrzeugvarianten beherrschen muss. Das heißt also: Wir wollen in der Lage sein, Fahrzeugstrukturen auf eine neue Art und Weise herzustellen – etwa in kleinen Stückzahlen zu günstigen Preisen.

Papenheim: Ich gehe auch davon aus, dass sich der Entwicklungsprozess in den kommenden Jahren stark verändern wird. Wir werden zum Beispiel viel mehr virtuell entwickeln müssen und ganz neue Tools brauchen. Das ist zwar kein spezielles Leichtbau-Thema, wird aber auch auf diesen Bereich einen großen Einfluss haben. IAV arbeitet an solchen neuen virtuellen Entwicklungsmethoden, die wir auch in die Arbeit der OHLF einbringen können. Umgekehrt lernen wir durch die Zusammenarbeit mit unseren Partnern viel darüber, was im Bereich der Fertigung möglich ist.

Wie hoch ist die Förderung, und wie lange sind Sie finanziert?

Dilger: Wir bekommen vom Bund für Projekte 30 Millionen Euro über 15 Jahre. Voraussetzung war aber, dass wir eine eigene Infrastruktur schaffen. Wir mussten also weitere 60 Millionen Euro für den Bau des Gebäudes und die Anlagentechnik einwerben – hier haben uns die Stadt Wolfsburg, das Land Niedersachsen und unsere Industriepartner sehr unterstützt. Für Projekte haben wir insgesamt rund 200 Millionen Euro in unserem Business-Plan, die aus öffentlichen Haushalten und von unseren Industriepartnern stammen.

Papenheim: Auch IAV beteiligt sich in den kommenden Jahren finanziell an verschiedenen OHLF-Projekten. Eines davon ist MultiMak2: Dort schaffen wir gemeinsam mit Partnern die Grundlagen, um aus Kennzahlen wie Gewicht, Steifigkeiten und anderen Materialeigenschaften das Verhalten eines MaterialMixes oder seine Ökobilanz zu berechnen. Wir bauen dafür eine Datenbank auf, mit deren Hilfe sich ermitteln lässt, ob ein bestimmtes Konzept sinnvoll ist – nicht nur in puncto Leichtbau, sondern auch mit Blick auf die Kosten oder die Herstellbarkeit.

Wie viele Projekte sind derzeit noch auf dem Weg?

Dilger: Insgesamt laufen derzeit etwa 80 Projekte. Und wir planen schon heute für die zweite Antragsphase nach 2018. Zu den Schwerpunkten gehören Materialverständnis und Simulation, was wir sehr gut gemeinsam mit IAV angehen können. Hier geht es unter anderem um das bereits angesprochene Problem der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten und die Auswirkungen auf den Fertigungsprozess. Dazu schauen wir mit Hilfe der Computertomographie in das Material hinein und erstellen neue Materialmodelle. Ein weiterer Schwerpunkt ist das Verständnis der Grenzflächen zwischen Metall und Kunststoffen: Wie muss man diese Grenzflächen gestalten, damit eine dauerhafte Verbindung der beiden Materialien entsteht? Dazu setzen wir uns mit der Charakterisierung und Modifikation dieser Grenzschichten auseinander. All das ist echte Grundlagenforschung und teilweise weltweit einmalig.

Bis wann rechnen Sie damit, dass erste Ergebnisse in der Serie eingesetzt werden?

Papenheim: Das lässt sich natürlich nicht von heute auf morgen umsetzen. Aber ich denke schon, dass wir in den nächsten drei Jahren die ersten Resultate in Kundenprojekten nutzen können.

Dilger: Und aus anderen Projekten sind bereits Start-ups entstanden, die ihrerseits an geförderten Projekten arbeiten. Einiges ist also bereits in der OHLF entstanden, das jetzt an anderer Stelle weiter vorangetrieben wird.

Welche Ausstattungs-Highlights bietet das neue Gebäude?

Dilger: Einerseits können wir hier die gesamte Prozesskette abbilden – von der Textilherstellung bis zum Bauteil. In Zukunft wollen wir sogar die Kohlefasern selbst produzieren. Andererseits können wir von Proben und Prototypen bis hin zu Fahrzeugstrukturen alles selbst herstellen. Wir haben alle Anlagen dafür hier im Haus, darunter Spritzguss- und Hybridumformpressen. Hinzu kommen unser großer Computertomograph, unsere Klimakammern und ein spezielles Rasterelektronenmikroskop, mit dem wir die Oberfläche von Kunststoffen charakterisieren können.

Suchen Sie noch weitere Mitglieder für die Open Hybrid LabFactory?

Dilger: Im Moment sind fast alle Positionen entlang der Wertschöpfungskette besetzt, so dass wir uns zunächst eher konsolidieren wollen. Im Rahmen unserer Internationalisierungsstrategie werden wir uns aber weltweit mit anderen Großforschungseinrichtungen vernetzen.

Professor Dilger, erfüllt sich mit der OHLF Ihr wissenschaftlicher Lebenstraum?

Dilger: Es ist auf jeden Fall ein unglaubliches Projekt. Das erkennt man schon an den eingesetzten Summen und dem tollen Gebäude hier. Hinzu kommen der Schulterschluss mit der Industrie und die neue Qualität der Zusammenarbeit – das gibt uns in der Lehre und unseren jungen Nachwuchswissenschaftlern natürlich viele wertvolle Impulse. Die OHLF ist schon etwas ganz Besonderes und ermöglicht uns, in ganz neuen Forschungsfeldern zu arbeiten. Ich bin jetzt seit 30 Jahren im Forschungsgeschäft und kenne diese Form der Kooperation aus keinem anderen Projekt.

Vielen Dank für das Gespräch.