Materialien im Fahrzeugbau: Reparaturen bedenken!


Ob Stahl, Aluminium oder GFK als Basismaterial: Betrachten Sie bei der Werkstoffauswahl im Fahrzeugbau auch Schadensfälle in der Produktion und deren Reparaturen.


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Reparatur­fälle bei Fahrzeug­teilen

Schaden am LKW mit verbeultem Blech zur Reparatur im Fahrzeugbau | insights by LAMILUX

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.  

Loch und Delle im Metall im Fahrzeugbau reparieren | insights by LAMILUX

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.

Leichtbau und Reparatur mit GFK Kunststoffplatten im Fahrzeugbau | insights by LAMILUX

GFK spart Material-, Prozess-, Reparatur- und Ent­sorgungs­kosten

GFK Herstellung auf Flachbahnanlage für Material für Fahrzeugbau | insights by LAMILUX

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. 

Papierflieger symbolisieren Kreislauf mit Störung | insights by LAMILUX