Ecosafe Composites | Leichte und haltbare Verbundwerkstoffe | ecosafe, composites. lightweight, structures, safety, barrier, lighting, column, crash, cones, trucks

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Leichte und haltbare Verbundwerkstoffe

Gewichtige Vorteile von Leichtbaustrukturen

Bauwerke mit einem geringen Gewicht, die ansonsten die gleichen Leistungsmerkmale aufweisen, steigern den Wettbewerbsvorteil für Anwender und Anbieter. „Leichtbau“ ist daher häufig das entscheidende Argument in Märkten, in denen die Betriebskosten und eine höhere Effizienz im Vordergrund der Überlegungen stehen. In der Luftfahrtindustrie spielt der Leichtbau die wichtigste Rolle. In den letzten 100 Jahren gab es eine Reihe von Sprüngen im Materialeinsatz, wodurch das Verhältnis zwischen der strukturellen Festigkeit und Steifigkeit und dem Gewicht (E / ρ und σ / ρ) optimiert wurde, um die Effizienz zu verbessern (Erhöhung der Nutzlast und Sicherheit).


Wright Flyer (1903) Holz / Leinen	Fokker 8 (1927) Holz / Leinen / Stahl

DC-2 (1934) Stahl / Aluminium	Boeing 7E7 (2007) 60% Verbundwerkstoffe

Ähnliche Sprünge in der Materialtechnologie sind bereits eingetreten bzw. werden für andere Märkte vorhergesagt, in denen sich das Gewicht der Struktur auf die Leistung (Geschwindigkeit, Sicherheit) oder Kosten (Kraftstoff, Instandhaltung, Arbeitskraft) auswirkt:

Segel-und Motoryachten
PKW, LKW, Anhänger, Wohnmobile, Wohnwagen, Fahrräder
Roboter, Weberei-, Druck-, Verpackungs-, Mikrosystem-Maschinen
Material (Gerüstbau)
Fliegende Bauten, Zelte
Karton- und Thermoformverpackungen
Zivilbauten (Brücken)
Straßenmobiliar (Sicherheitsabsperrungen, Beleuchtungsmaste, Strommaste)

Die operative Rendite von Leichtbaustrukturen überwiegt häufig die zusätzlichen Kosten für die Neugestaltung oder höheren Materialkosten – jedenfalls dann, wenn die Lebensdauer der Struktur in den Vergleich einbezogen wird.

Nach Angaben des Verbandes der Kunststofferzeuger (Association of Plastics Manufacturers) in Westeuropa, verwendet die Automobilindustrie 1,7 Mio. Tonnen Kunststoff pro Jahr, zu deren Herstellung 3,25 Mio. Tonnen Öl notwendig sind. Es wird jedoch geschätzt, dass durch die Erdöleffizienzen von Fahrzeugbauteilen aus Leichtbaukunststoffen jedes Jahr 12 Mio. Tonnen Erdöl eingespart werden, was zu einer Reduzierung der CO₂-Emissionen um 30 Mio. Tonnen pro Jahr führt. Außerdem ist nach Ablauf der Kunststofflebenszeit für die Wiedergewinnung ein Energievolumen verfügbar, das 1,9 Mio. Tonnen Erdöl entspricht, sofern eine optimale Kombination von Wiedergewinnungstechniken angewendet wird.

Bei dem konkreten Beispiel einer Stoßstange zeigen Energiebilanzberechnungen, dass die Verwendung von Leichtbaukunststoffen anstelle von schwereren, traditionellen Materialien, dazu führt, dass während der Nutzungsdauer eines Autos viermal so viel Energie eingespart als bei der Herstellung der Kunststoffe verwendet wird.