Hochschule Magdeburg-Stendal

Mit Carbon leicht gebaut: Industrielabor optimiert Hydraulik-Zylinder*

Christian Wünsch vom Industrielabor „Funktionsoptimierter Leichtbau“ der Hochschule Magdeburg-Stendal zeigt, wie Kohlenstoff-Fasern verarbeitet werden können.
Ingenieur Christian Wünsch im Industrielabor Funktionsoptimierter Leichtbau HS Magdeburg-Stendal

30. September 2015

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?

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.

Hydraulik-Zylinder aus dem Haus MBS Hydraulik in Lübbecke. Bild: MBS Hydraulik GmbH & Co. KG
Carbon Werkstück Hydraulikzylinder MBS Hydraulik Industrielabor Funktionsoptimierter Leichtbau HS Magdeburg-Stendal

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.“

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.

* Wenn in dieser Pressemitteilung von Wissenschaftlern oder Forschern, Unternehmern, Existenzgründern, Studierenden, Teilnehmern oder Interessenten die Rede ist, sind damit sowohl weibliche als auch männliche Vertreter gemeint.

spc

Informationen und Kontakt

Projektsteckbrief Leichtbau-Hydraulik-Zylinder aus Aluminium und Carbon

Partner
MBS Hydraulik GmbH & Co. KG
Hochschule Magdeburg-Stendal mit dem Industrielabor „Funktionsoptimierter Leichtbau“. 


Ziel und Verlauf des Projekts
Recherche eines geeigneten kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffs zur Stabilisierung von Hydraulik-Zylindern aus Aluminium
Tests zur Umwicklung und zum Verkleben des Hydraulik-Zylinders
Entwicklung eines serienfertigen Produkts


Ergebnis
Leichtbau-Hydraulik-Zylinder aus Aluminium und Carbon für u.a. schwere Baumaschinen.
Je nach Anwendung der Technologie können 20 bis 40 Prozent Gewicht eingespart werden.


Zeitrahmen
Juli 2013 bis Juni 2015


Finanzierung/Förderung
Gefördert durch Bundesministerium für Wirtschaft und Energie,  Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)


Kontakte
MBS Hydraulik in Lübbecke, Geschäftsführer Kornelius Herrmann und Andreas Weiherich, Tel.: 05741 – 34050, E-Mail: info(at)mbshydraulik.de, www.mbshydraulik.de


Hochschule Magdeburg-Stendal, Industrielabor „Funktionsoptimierten Leichtbau“, Prof. Dr.-Ing. Jürgen Häberle, Tel.:   0391 – 8864966, E-Mail: juergen.haeberle(at)hs-magdeburg.de, Zur Homepage


Anfragen an die Hochschule Magdeburg-Stendal: Peter Rauschenbach, Kompetenznetzwerk für Angewandte und Transferorientierte Forschung, peter.rauschenbach(at)hs-magdeburg.de, 0391 – 8864554.

 

Text und Bilder (soweit nicht anders benannt): Claudia Kusebauch

Wort-Bild-Marke KAT-Netzwerk

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.