Ursprünglich veröffentlicht im JEC Composites Magazine.
Es lohnt sich, die Auswirkungen von Leichtbautechnologien und Verbundwerkstoffen auf die Nachhaltigkeit zu untersuchen, ebenso wie die Rolle, die die European Lightweight Cluster Alliance(ELCA) bei der Koordinierung der Bemühungen auf EU-Ebene spielt. Wie kann eine EU-weite Politik für Leichtbautechnologien zu den übergreifenden Zielen der EU beitragen, einschließlich des Europäischen Green Deals, des Europäischen Gesetzes über kritische Rohstoffe und der angekündigten europäischen Initiative „Advanced materials for industrial leadership“?
Die Industrien, die sich einst fremd waren, tanzen jetzt mit Leichtbaulösungen, zu denen faserverstärkte Verbundwerkstoffe, Leichtmetalllegierungen und Keramik-Matrix-Verbundwerkstoffe gehören, auf der Stelle. Dieses Streben nach leichtgewichtigen Lösungen bringt sektorübergreifende Partnerschaften zusammen, fördert den Austausch von Fachwissen und bereichert das Ökosystem des Marktes.
In einer Welt, die mit dem Klimawandel zu kämpfen hat, bietet der Leichtbau greifbare Lösungen zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg. Gleichzeitig verbessert es die Leistung und Effizienz von beweglichen Komponenten und rationalisiert die Fertigungsprozesse.
Die Industrien, die sich einst fremd waren, tanzen jetzt mit Leichtbaulösungen, zu denen faserverstärkte Verbundwerkstoffe, Leichtmetalllegierungen und Keramik-Matrix-Verbundwerkstoffe gehören, auf der Stelle. Dieses Streben nach leichtgewichtigen Lösungen bringt sektorübergreifende Partnerschaften zusammen, fördert den Austausch von Fachwissen und bereichert das Ökosystem des Marktes.
Effektives Lightweighting beginnt bereits in der Designphase. Die Investitionen der Industrie in die Verbesserung der Leichtbautechnologien sollten durch einen günstigen politischen Rahmen unterstützt werden. Die Politik im Bereich Leichtbau ist von größter Bedeutung, um den Markt in Richtung ökologische Nachhaltigkeit voranzutreiben. Diese Strategien sind die unerkannten Helden, die eine Zukunft gestalten, in der die Akteure nicht nur regulatorische Maßstäbe erfüllen, sondern diese neu definieren.
Multiplikation leichtgewichtiger Richtlinien
Trotz der bestehenden EU-weiten Politiken und Vorschriften zum Thema Leichtbau, wie z.B. dem europäischen Green Deal, dem Aktionsplan für die Kreislaufwirtschaft und den Gesetzen zu kritischen Rohstoffen, besteht nach wie vor die Notwendigkeit, diese Bemühungen europaweit zu harmonisieren. Der Green Deal der EU ist ein 1 Billion Euro schwerer Hochspannungsmix, Europa bis 2050 zur Klimaneutralität führen . Leichtbautechnologien spielen in mehreren Aspekten des Green Deal eine Schlüsselrolle, insbesondere im Bereich Klimaschutz und nachhaltige Industrie. Das oft als „Fit for 55“-Paket bezeichnete ehrgeizige Vorhaben zielt darauf ab, den Ausstoß von Treibhausgasen (THG) bis 2030 um 55% gegenüber dem Stand von 1990 zu reduzieren. Was die nachhaltige Industrie betrifft, so zielt der verabschiedete Aktionsplan für die Kreislaufwirtschaft darauf ab, die Produktlebensdauer zu verlängern. Hochentwickelte Werkstoffe, einschließlich Leichtbauwerkstoffe, sind von grundlegender Bedeutung für den Übergang zu einer grünen, digitalen Wirtschaft und für die wirtschaftliche Sicherheit der EU.
Das Manifest Materialien 2030
unterstreicht die Notwendigkeit eines „systemischen Ansatzes zur Entwicklung der nächsten Generation lösungsorientierter fortschrittlicher Materialien, die schnellere, skalierbare und effiziente Antworten bieten und so zu Chancen für Europas Gesellschaft, Wirtschaft und Umwelt heute und in der Zukunft werden.“
Michael Luke, Leiter des Fraunhofer-Forschungsbereichs Leichtbau, der die Leichtbau-Allianz von 14 Instituten der Fraunhofer-Gesellschaft vertritt, betont die Bedeutung der Leichtbaupolitik für Nachhaltigkeitsziele, die Bewertung des Energie- und Ressourcenbedarfs von Herstellungsprozessen und die Berücksichtigung weitergehender sozialer und wirtschaftlicher Auswirkungen. Beim Lightweighting geht es darum, die gleiche Leistung bei hoher Ressourceneffizienz beizubehalten und gleichzeitig das Produktdesign zu optimieren.
Lightweighting in den Vordergrund rücken
Projektioncts wie AMULET (H2020) und SALIENT (HE) machen große Fortschritte bei der Entwicklung von Leichtbautechnologien.
Diese Richtlinien und Vorschriften haben den Fortschritt beim Leichtbau gefördert. Javier Sanfelix, Referent in der GD Forschung und Innovation, Referat E3 für Industrielle Transformation der Europäischen Kommission, gibt einige Einblicke.
Erstens: Klimawandel und Nachhaltigkeit sind die dominierenden Supermodelle auf den europäischen Laufstegen. Zweitens haben Leichtbautechnologien bewiesen, dass sie die Kohlenstoffemissionen effektiv reduzieren und gleichzeitig den Verbrauch natürlicher Ressourcen in Form von Materialien und Energie verringern. Er hob auch die Unterstützung der Europäischen Kommission hervor und verwies auf die Aufforderungen im Rahmen des Horizon Europe (HE) Cluster 4 (Digital, Industrie und Raumfahrt), die sich mit Leichtbautechnologien und -materialien befassen.
Pedro Mimoso, Direktor für Geschäftsentwicklung beim Pólo de Inovação em Engenharia de Polímeros, schloss sich dem an und hob die Arbeit der ELCA hervor, die bei der Behandlung und Erweiterung dieser hochrangigen Themen im Bereich Leichtbau und Verbundwerkstoffe eine Vorreiterrolle spielt. Die ELCA fördert den Wissensaustausch, die Forschung und Entwicklung sowie Plattformen für die Zusammenarbeit. Anfang 2022 haben die ELCA und die European Lightweight Association (ELA) vereinbart, bei der Förderung der europäischen Leichtbaubemühungen zusammenzuarbeiten, wobei sich die ELCA auf Innovationen und die ELA auf unternehmensbezogene Aktivitäten konzentriert.
Im Mai 2023 organisierte Composites United (CU), ein Netzwerk im Bereich der Verbundwerkstoffe, mit Unterstützung von ELCA und ELA eine Veranstaltung in Brüssel („Kein europäischer Green Deal ohne Leichtbautechnologie“), um die Rolle der Leichtbautechnologien bei den Zielen des Green Deals hervorzuheben.
Im Anschluss daran fand eine Konferenz des hochrangigen politischen Netzwerks European Light Weighting Network (ELN) statt, auf der diese Organisationen über bewährte Verfahren diskutierten und darüber, wie Leichtbautechnologie und Innovation eine wichtige Rolle bei der Erreichung eines nachhaltigen Wachstums spielen. In den letzten Monaten haben die ELCA, die ELA und das ELN Gespräche über die potenziellen Vorteile einer EU-weiten politischen Agenda für Leichtbautechnologien für die Industrie und die Gesellschaft im Allgemeinen geführt, die die Harmonisierungsbemühungen der wichtigsten Akteure auf der EU-Bühne repräsentiert.
Darüber hinaus sind Projekte wie
AMULET (H2020)
und
SALIENT (HE)
machen große Fortschritte bei der Entwicklung von Leichtbautechnologien. AMULET zielt darauf ab, die Nutzung und Durchdringung von Leichtbaulösungen durch KMUs in verschiedenen Sektoren zu fördern, darunter Automobil, Luft- und Raumfahrt, Energie und Bauwesen. SALIENT konzentriert sich auf die Sicherheit von Automobilen, indem es Leichtbaulösungen entwickelt, die nicht nur kreisförmig sind, sondern sich auch an verschiedene Crash-Szenarien anpassen können.
Heißer Leichtbau in der Automobilbranche
Anwendungen im Transportwesen, einschließlich des Automobilsektors, sind neben Anwendungen im Bereich der sauberen Energie, wie Batterien und Windturbinen, Vorreiter im Leichtbau. Verordnungen wie (EG) 715/2007 zielten bereits 2007 auf die Senkung der CO2-Emissionen ab, mit späteren Änderungen für neue leichte Nutzfahrzeuge zum Beispiel, Verordnung (EU) Nr. 510/2011. Die europäischen CO2-Emissionsnormen sind auf den Rhythmus der Fahrzeugmasse abgestimmt: je schwerer die Flotte, desto großzügiger die CO2-Emissionsgenehmigung. In ihrer derzeitigen Form haben die europäischen Vorschriften zu einer
Reduzierung von etwa 74% bis 100%
der potenziellen CO2-Emissionen durch Leichtbauinitiativen.
Deutschland, ein wichtiger Akteur im Bereich der Leichtbautechnologien und Europas größter Fahrzeughersteller, trägt mit 220.000 Tonnen 20 % zur Produktion von Polymerverbundwerkstoffen in der EU bei. Infolgedessen hat sich die deutsche Regierung auf eine „Leichtbaustrategie geeinigt , die drei Eckpfeiler der Nachhaltigkeit – die Umwelt, eine widerstandsfähige Wirtschaft und soziale Aspekte – in Einklang bringt“, wie Werner Loscheider, Referatsleiter im Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK), feststellt. Andere EU-Mitglieder haben vielleicht keine spezifische Leichtbaupolitik oder -strategie, wirken aber durch Besteuerung und Subventionierung der Automobilindustrie (siehe Karte unten).
Stimmen von den Spitzenreitern
Mit den Augen der EU betrachtet, ist es klar, dass Leichtbau und Verbundwerkstoffe hier sind, um zu bleiben, und dass sie weiterhin faszinieren werden. Javier Sanfelix hob außerdem hervor, dass die EU an einer koordinierten Aktion zum Thema „Fortschrittliche Werkstoffe für die industrielle Führung“ arbeitet. Diese Maßnahme wurde von Präsidentin von der Leyen in ihrer Absichtserklärung an den Präsidenten des Europäischen Parlaments und die Ratspräsidentschaft nach der Tagung des Europäischen Rates als eine der wichtigsten Prioritäten für 2024 angekündigt.
Rede zur Lage der Nation im September
.
In naher Zukunft werden sich die Diskussionen darum drehen, wie die von der ELKA und ihren Mitgliedern entwickelten Prioritäten am besten genutzt werden können. Erstens umreißt dieser Aktionsplan die Forschungsimperative, die Europas Aufstieg im materiellen Bereich leiten werden. Zweitens verpflichtet sie alle Mitgliedstaaten und europäischen Interessengruppen, auf gemeinsame strategische Ziele hinzuarbeiten. Die leichtgewichtige Stakeholder-Gemeinschaft fügt sich durch gemeinsame Ziele eindeutig in die Arbeit dieses koordinierten Plans ein.
Javier Sanfelix fügte hinzu, dass die wichtigsten technologischen Herausforderungen, die für fortschrittliche Werkstoffe identifiziert wurden, einschließlich der Kreislaufwirtschaft, der verstärkten Nutzung digitaler Werkzeuge als Wegbereiter und der beschleunigten Hochskalierung und Einführung, auch für Leichtbautechnologien von großer Bedeutung sind.
Daher könnte eine für Anfang nächsten Jahres geplante europäische Strategie für fortschrittliche Materialien ein Katalysator für die weitere Ausweitung der Anwendungen von Leichtbautechnologien in Bereichen wie den folgenden sein:

Beschleunigung der Produkteinführungszeit durch Digitalisierung
Ein verlockender Marktplatz für Materialdaten beschleunigt Forschungsaktionen und erhöht die Synergien zwischen den Akteuren und Sektoren in der Wertschöpfungskette innovativer Materialien. Pedro Mimoso stimmt diesem Punkt zu und unterstreicht die Bedeutung des Leichtbaus in Europas grünen Initiativen. Wie CU erklärte: "Kein europäischer Green Deal ohne Leichtbautechnologie", äußerte Pedro Mimoso: "Kein Leichtbau ohne Digitalisierung."
Aufnahme von Innovationen
Prüfstände (eine Form der technologischen Infrastruktur) und Prototypen werden in einer leidenschaftlichen Umarmung von Wissenschaft, Forschung und Industrie zum Leben erweckt, angetrieben von der Anziehungskraft der Technologie und den Wünschen des Marktes.
Förderung der Kreislaufwirtschaft
Widerstandsfähige Material-Wertschöpfungsketten entstehen in allen Sektoren, da Europa sein Ziel für recycelte Materialien anstrebt. Neue Design- und Bewertungsmethoden für die Produktion innovativer Materialien nach dem Prinzip "sicher und nachhaltig durch Design" werden das Vertrauen von Industrie und Endverbrauchern stärken. Mit der bevorstehenden Initiative "Advanced Materials for Industrial Leadership" sollte Europa die Voraussetzungen schaffen, um relevante Materialinitiativen zusammenzubringen und die Kräfte für eine europäische Technologieführerschaft zu bündeln", sagte Javier Sanfelix. Er wies auch darauf hin, dass es gemeinsame Ziele mit dem ELN gibt: "Gemeinsam arbeiten sie daran, ein europäisches Werkstoff-Ökosystem aufzubauen, das die erfolgreiche Erreichung des Ziels und die Stärkung der Industrielandschaft in Europa fördern wird."
Ein schillerndes Trio
Öffentliche Behörden können eine Politik formulieren und umsetzen, die Leichtbautechnologien unterstützt. „ Die politische Unterstützung für den Leichtbau ist weltweit unterschiedlich“, räumt Werner Loscheider ein. Schweden, Österreich und Deutschland haben Leichtbautechnologien als Wegbereiter identifiziert und nationale Industrieagenden mit Finanzierungsprogrammen und strategischen Initiativen entwickelt. Cecilia Ramberg, Direktorin des schwedischen strategischen Innovationsprogramms (LIGHTer/RISE), hebt hervor, dass dieses Trio einen ganzheitlicheren Ansatz verfolgt, indem es Leichtbautechnologien und -materialien mit der gesellschaftlichen Herausforderung eines nachhaltigen Wachstums verbindet. „Wir bemühen uns, die Bedeutung der Ressourceneffizienz zu erklären und so die verschiedenen Leichtbautechnologien in Bezug auf den Übergang zur Nachhaltigkeit zu verbinden. Es ist wichtig, die Rolle des Leichtbaus für eine nachhaltigere Gesellschaft zu beschreiben, um den Übergang zu beschleunigen“, sagte sie. Michael Luke unterstreicht die starken Ingenieurstraditionen Schwedens, Österreichs und Deutschlands in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- und Transportindustrie, die bereits die Vorteile von Leichtbaulösungen kennengelernt haben und auch bei der Energieumwandlung, bei maritimen Anwendungen und in der mechanischen Industrie helfen werden. “ Ihre politischen Vertreter (nicht nur ihre Regierungen) bekennen sich zu einem starken Engagement für Nachhaltigkeit und die Reduzierung der Umweltbelastung“, sagte er. Werner Loscheider sagte außerdem, dass die Kombination aus politischem Bewusstsein, industrieller Nachfrage und gesellschaftlichem Verständnis für die strategische Bedeutung des Leichtbaus eine solide Grundlage für die Erschließung seines vollen Potenzials bildet.
Laut Michael Luke, Cecilia Ramberg und Werner Loscheider ergreifen viele Länder strategische Maßnahmen, um den Leichtbau anzugehen. Werner Loscheider fasst zusammen: „Dennoch ist eine bessere politische Anerkennung der Bedeutung des Leichtbaus als transformative Technologie erforderlich. Die Nachfrage aus der Industrie und eine breite Gemeinschaft mit einer Leidenschaft für Innovation sind hilfreich.“
Fahrplan für die Harmonisierung
Internationale Zusammenarbeit ist für die Unterstützung und Umsetzung effektiver politischer Modelle unerlässlich. Um dies zu erreichen, ist es wichtig, Akteure aus verschiedenen Sektoren, einschließlich Regierung, Forschungsförderung und Industrie, mit der Forschung in gemeinsamen Forschungsprojekten, Plattformen zum Wissensaustausch oder mit Finanzierungsprogrammen, die grenzüberschreitende Initiativen unterstützen, zusammenzubringen, um bewährte Verfahren zu teilen, Ideen auszutauschen und neue Lösungen zum Wohle der Menschen zu entwickeln.
– Michael Luke, Leiter des Fraunhofer-Forschungsbereichs Leichtbau
Javier Sanfelix betont, dass eine Koordinierung der Forschungs- und Innovationsaktivitäten zwischen der EU und den Mitgliedstaaten der Schlüssel für die strategische Steuerung von Investitionen in Infrastrukturen, Kompetenzen und Forschungsaktivitäten sein sollte. Es könnte sogar ein europäisches Material-Ökosystem entstehen, das Forscher und Industrie in die Lage versetzt, die Materialien der Zukunft zu entwickeln. Als EU-zentrierte Initiative „sind die langfristigen Ziele des ELN die Entwicklung einer europäischen Leichtbaustrategie, ausgehend von einer Forschungs- und Entwicklungsagenda und der Einrichtung einer transnationalen Forschungsfinanzierung“, bestätigt Werner Loscheider. Diesem Hinweis fügt Cecilia Ramberg hinzu: „Unser Ziel ist es, den Green Deal durch Leichtbau zu beschleunigen.“
Einflussreiche Stimmen in der Branche könnten sicherlich die Richtung einer solchen Politikgestaltung steuern. Durch die Erleichterung des sektorübergreifenden Wissensaustauschs können neue Wertschöpfungsketten geschaffen werden, die zu neuen Vorschriften führen. Pedro Mimoso stimmt dem Wissensaustausch zu und glaubt an die Einheit der EU und einen harmonisierten politischen Ansatz zwischen den Mitgliedsstaaten: „Eine Gewichtsreduzierung von 1 kg mag vernachlässigbar erscheinen. Wenn man jedoch die damit verbundenen Energieeinsparungen, Materialeinsparungen und die Verringerung der CO2-Emissionen berücksichtigt, werden die Vorteile einer kohärenten Politik für Leichtbau deutlich. Deshalb muss die EU als Ganzes handeln.“
Michael Luke fügt hinzu: „Internationale Zusammenarbeit ist unerlässlich, um effektive politische Modelle zu unterstützen und umzusetzen. Um dies zu erreichen, ist es wichtig, Stakeholder aus verschiedenen Sektoren, einschließlich Regierung, Forschungsförderung und Industrie, mit der Forschung in gemeinsamen Forschungsprojekten, Plattformen zum Wissensaustausch oder mit Förderprogrammen, die grenzüberschreitende Initiativen unterstützen, zusammenzubringen, um bewährte Verfahren zu teilen, Ideen auszutauschen und neue Lösungen zum Wohle der Menschen zu entwickeln.“
Cecilia Ramberg hob drei Schritte hervor, um eine Leichtbaupolitik zu etablieren, die zur übergreifenden Nachhaltigkeit der EU beitragen kann
Ziele: bessere Erklärung, wie Leichtbaulösungen eine ressourceneffizientere Gesellschaft ermöglichen; Aufbau einer werkstoffübergreifenden Zusammenarbeit (z.B. Aluminium und Verbundwerkstoffe haben unterschiedliche Vor- und Nachteile) zwischen verschiedenen Leichtbautechnologien; Schweden hat beispielsweise zehn Jahre Erfahrung in der Zusammenarbeit bei werkstoffübergreifenden Kompetenzen, und die Ergebnisse sind inspirierend; Förderung der Zusammenarbeit zwischen Netzwerken (z.B. ELN, ELCA, ELA und CU).
Parallel zu diesen Schritten arbeiten die ELCA und ihre Mitglieder daran, einen harmonisierten politischen Rahmen in Europa zu schaffen. „Wir stehen vor großen Herausforderungen: die Philosophie des Leichtbaus zu vermitteln, das Bewusstsein für seine Konzepte zu schärfen und viele verschiedene Perspektiven zusammenzubringen und Vorurteile zu überwinden – Leichtbau ist weit mehr als nur Verbundwerkstoffe“, schließt Werner Loscheider.
Schlussbemerkung
Der Leichtbau bietet eine greifbare Lösung für die Herausforderung des Klimawandels, und Europa steht bei der Bewältigung dieser Herausforderung an vorderster Front. Eine EU-weite Politik wird es allen EU-Mitgliedsstaaten ermöglichen, die gleichen Standards zu befolgen, was die Einhaltung der Vorschriften vereinfacht und den Handel mit Produktionsgütern erleichtert, während sich europäische Produkte auf dem Weltmarkt besser behaupten können. Der Einfluss der Gesellschaft ist bei der Ausarbeitung einer solchen EU-weiten Leichtbaupolitik ebenso wichtig wie der der Verwaltungsspitze. Das Bewusstsein und das aktive Engagement der Zivilgesellschaft wirken sich direkt auf die politische Agenda der EU aus und zwingen sie zu einer flexibleren und reaktionsfähigeren Anpassung. Das Aufkommen der Digitalisierung (z.B. digitale Plattformen, Online-Petitionen) verstärkt die Stimme der Bürger noch weiter. Der Weg nach vorne ist klar: gemeinsames Handeln für eine leichtere, effizientere Zukunft.
Erfahren Sie mehr über die Arbeit des Materials-Teams
Unser Team für fortschrittliche Materialien arbeitet mit führenden OEMs und Forschungsorganisationen zusammen, um Initiativen wie die European Lightweight Cluster Alliance zu entwickeln, die die Einführung fortschrittlicher Materialien in ganz Europa beschleunigen. Nehmen Sie Kontakt mit uns auf, um mehr zu erfahren.