Leichtbau

Leichtbau ist eine Ingenieurdisziplin, die darauf abzielt, Bauteile und Baugruppen mit möglichst geringem Gewicht zu realisieren, ohne sicherheitsrelevante Funktionen, Lebensdauer oder Zuverlässigkeit zu beeinträchtigen. Kernziel ist Festigkeit, Steifigkeit und Funktion bei reduzierter Masse. Leichtbau findet Anwendung in Fahrzeugbau, Luftfahrt, Maschinenbau, Energie und Bauwesen.

Durch Materialien mit hohem Festigkeits-Gewicht-Verhältnis werden Gewichtseinsparungen erzielt. Dazu gehören Aluminium-, Magnesium- und Titanlegierungen, hochfeste Stähle sowie Faserverbundstoffe (Kohlefaser- oder Glasfaserverbundstoffe). Auch Sandwichkonstruktionen, Leichtkerne und Gitterstrukturen kommen zum Einsatz. Zentrale Konzepte sind Materialauswahl, Struktur- und Topologieoptimierung, Funktionsintegration sowie Leichtbau-Fertigung.

Methoden umfassen CAE-Analyse, Topologieoptimierung, modulare und dekonstruierbare Designs sowie additive Fertigung. Anwendungen reichen von dünnwandigen Karosserien über Flugzeugstrukturen bis zu Windkraftkomponenten.

Vorteile des Leichtbaus sind geringeres Gesamtgewicht, verbesserte Energieeffizienz, höhere Nutzlast und geringere Emissionen. Herausforderungen liegen in höheren Material- und Produktionskosten, komplexer Fertigung, Reparatur- und Recyclingfragen, insbesondere bei Verbundwerkstoffen.

Historisch entwickelte sich Leichtbau stark in Luftfahrt und Automobilbau; heute ist es ein branchenübergreifendes Thema, unterstützt durch digitale Simulationen und additive Fertigung.