Reparaturfälle bei Fahrzeugteilen
Wichtig für die Beurteilung der Qualität und Funktionalität eines Werkstoffs ist es bekanntermaßen, sich den gesamten Lebenszyklus der Komponenten bzw. Systeme vor Augen zu führen. Gerade Nutz- wie Transportfahrzeuge werden zwangsläufig innerhalb ihres individuellen Lebenszyklus während der Einsatzzeiten beschädigt. Dementsprechend müssen sie repariert oder ausgetauscht werden - beispielsweise in der Folge von Unfallschäden, Überlastungen oder regulärem Verschleiß. Je besser ein Werkstoff von vornherein auf diese Belastungssituationen angepasst ist, desto eher können Beschädigungen vermieden werden – allerdings nicht komplett. Deshalb ist das Verhalten der Fahrzeugmaterialien im Reparaturfall essentiell für ihre Wahl.
Doch auch in der Fahrzeugproduktion selbst können Konstruktionsmaterialien bereits beschädigt werden, etwa durch unfachgerechte Handhabung oder falsche Lagerung. Es entsteht Abfall, der mitunter richtig teuer werden kann. Doch müssen beschädigte Komponenten direkt ausgesondert werden oder gibt es eine Möglichkeit zur Reparatur, die alle Funktionen, die Optik sowie die Langlebigkeit des Materials erhält? Im besten Falle ja, doch nicht bei jedem Material gleichermaßen. Zudem stellt sich die Frage, ob der Aufwand einer Reparatur verhältnismäßig ist zur Wiederaufnahme des Materials in den Produktionsprozess – oder ob das Aussondern als dauerhafter Kostenfaktor tatsächlich günstiger kommt.
Bei der Entscheidung pro oder kontra Werkstoff muss also berücksichtigt werden, wie sich dieser bei Reparaturfällen bei Fahrzeugteilen oder bei Instandhaltungsmaßnahmen verhält. Und zwar nicht nur die möglichen Kosten, sondern auch Aufwand und Komplexität, die beim Einsatz bestimmter Materialien für Reparaturfälle veranschlagt werden, spielen eine Rolle.
Metalle: Hohe Anfälligkeit für äußere Beeinträchtigung
Die grundsätzliche Entscheidung, welches Konstruktionsmaterial im Fahrzeugbau etwa in den Seitenwänden, bei der Dachkonstruktion oder als Bodenmaterial eingesetzt wird, wird zwischen Metallen, Holz oder Kunststoffen getroffen. Sehen wir uns in diesem Abschnitt die Metalle genauer an. Aufgrund der zunehmenden Nachfrage nach Leichtbaukonstruktionen ist Aluminium bei den Metallen hoch im Kurs. Doch auch Stahl ist weiterhin ein bewährter Werkstoff, da er vor allem große Stabilität bietet.
Die Nachteile von Stahl und Aluminium sind wie folgt: Beide Werkstoffe sind anfällig für jede Art von äußerer Beeinträchtigung. Diese können gerade im Fertigungsprozess relativ schnell durch Druck- oder Stoßwirkungen entstehen. Solche Gefährdungen fangen bereits bei Lagerung oder Transport der Halbzeuge an. Schon der Aufprall anderer Teile oder Werkzeuge oder andere mechanische Beeinträchtigungen können hier leicht zu Beulen oder Dellen in den Metallen führen. Der Aufwand für die Glättung der Aluminium- oder Stahlkörper ist dabei enorm und verursacht entsprechend hohe Kosten.
Bei stärkerer Schlag- oder Stoßwirkung in Richtung der Metalle können neben derartigen Deformationen auch regelrechte Löcher entstehen. Diese beeinträchtigen die Oberfläche dann nicht nur optisch, sondern sind dann auch kaum oder gar nicht mehr zu reparieren. Je nach Position und Umfang der Beschädigung muss so mehr oder weniger Material ausgesondert werden. Lassen sich die Schäden mit vertretbarem Aufwand und Einsatz reparieren, müssen sie möglicherweise im Anschluss neu lackiert werden. Vorsicht ist beim Schleifen von Stahl oder Aluminium, beim Ausbeulen der Bleche oder beim sogenannten warmen Richten angebracht. Gerade beim Einsatz von Aluminium ist hier besondere Vorsicht geboten, denn die Dehngrenze von Aluminium ist sehr niedrig, geringer als bei Stahl.
Entsprechend schneller kann es zu Brüchen oder Rissen im Material kommen. Für die Reparatur dieser Metalle ist also stets Spezialwerkzeug nötig.
Ähnliches gilt für Aufbauten im Fahrzeugbau aus einem Multi-Material-Mix. Da hier, wie schon der Name sagt, unterschiedliche Materialien und Fügeverfahren zur Anwendung kommen, wird die Reparatur der Teile entsprechend anspruchsvoller. Beispielsweise statt Schweißarbeiten werden hier vor allem Klebe- und Nietverfahren eingesetzt.
Weitere Vor- und Nachteile von Stahl- und Aluminium und deren Vergleich mit glasfaserverstärkten Kunststoffen haben wir in einem gesonderten Beitrag zusammengefasst.
Faserverstärkter Kunststoff: Enorme Belastbarkeit bei Leichtgewicht
Carbon- oder glasfaserverstärkte Kunststoffe (CFK bzw. GFK) werden im Fahrzeugbau in erster Linie aus Leichtbaugründen eingesetzt. Doch obwohl ihr Gewicht so gering ist, ist ihr Verbund sehr stark: Glas und Polyesterharz trotzen äußeren Einflüssen wie etwa Stößen und der Witterung. Selbst der Einsatz von Streusalzen lässt GFK kalt, es korrodiert nicht und setzt keinen Rost an.
Auch in puncto mechanischer Belastbarkeit sind GFK-Komponenten schwer zu beeindrucken. Sie halten punktueller Stoß- oder Schlagwirkung Stand, wie etwa beim Einschlag von Hagelkörnern auf der Außenhaut. Anders als beispielsweise bei Aluminium hinterlässt das bei GFK keine Spuren.
Fallen Beschädigungen durch unsachgemäße Handhabung oder Unfälle an, so können sie meist schnell und mit geringem Aufwand ausgebessert werden. So lassen sich bei rein optischen Verletzungen der Außenhaut die betroffenen Stellen mit einem gewöhnlichen Spachtel und speziellen Reparaturmassen auffüllen. Reichen die Schäden tiefer bis in die Struktur können Glasfasern neu einlaminiert werden. Anschließend werden die betroffenen Stellen dann auf einfache Weise für die Neulackierung geschliffen.
GFK spart Material-, Prozess-, Reparatur- und Entsorgungskosten
Die unkomplizierte Verarbeitung von Komponenten aus GFK-Werkstoffen zeigt sich aber nicht erst im Reparaturfall beim fertigen Fahrzeug. Auch im herkömmlichen Fertigungsprozess ist die Handhabung der Verbundwerkstoffe einfacher und geht oft schneller von der Hand als bei Metallen. Dafür haben die Metalle einen anderen Vorteil:
Angefallene Stahl- und Aluminiumreste werden meist gegen Bezahlung abgeholt, wohingegen GFK-Ausschuss entsorgt werden muss. Dies gilt insbesondere für den Produktionsausschuss, also Randstücke oder Teile, die nach dem Zuschnitt oder als Aussparungen als Abfall ausgesondert werden.
Doch da sich GFK als Basismaterial einfach, schnell und passgenau anfertigen lässt, kann der GFK-Hersteller individuelle Maßanfertigungen für die Komponenten im Fahrzeugbau herstellen. Was danach an Zuschnitt oder Randstück wegfällt, wird minimiert. Der GFK-Produzent LAMILUX kann maßgeschneiderte Kunststoffplatten oder Kunststoffrollen bis zu einer Breite von 3,20 Metern und in beliebiger Länge fertigen. Ein weiterer Faktor für die Materialauswahl: Scharfe Kanten, wie sie beim Zuschneiden oder Abscheren von Metallteilen zwangsläufig anfallen, kommen beim Zuschnitt von GFK-Platten nicht vor.
Ein Fazit: Materialauswahl im Fahrzeugbau ganzheitlich denken
Es gilt bei den Materialien im Fahrzeugbau: Reparaturen bedenken! Hersteller können mit der für ihre Anwendung passenden Werkstoffauswahl Material-, Prozess- wie Entsorgungskosten sparen. Eine genaue und ganzheitliche Betrachtung – eben auch des Reparaturfalls in der Fertigung – lohnt deshalb stets. Denn jedes Material qualifiziert sich mit seinen Eigenschaften für einen bestimmten Anwendungsfall. Wir haben in einer Beitragsreihe die jeweiligen Vor- und Nachteile von Stahl, Aluminium, Holz und GFK aufbereitet, die Ihnen bei der passenden Materialwahl helfen.
