Leichtbauelement

Leichtbauelement bezeichnet im Maschinenbau, Bauwesen und in der Materialwissenschaft einen Bauteil, das so ausgelegt ist, dass es bei gegebener Tragfähigkeit ein möglichst geringes Gewicht besitzt. Ziel ist die Gewichtseinsparung zur Steigerung von Leistung, Energieeffizienz, Transportkapazität und Bauökonomie. Leichtbauelemente kommen dort zum Einsatz, wo Regulierung von Masse eine zentrale Rolle spielt.

Typische Werkstoffe sind leichte Metalle wie Aluminium- und Magnesiumlegierungen, hochfeste Stähle, Faserverbundwerkstoffe (Carbon- oder Glasfaser) sowie Sandwich- oder hohlkammerbasierte Strukturen mit Schaumkernern. Durch die Kombination aus Materialauswahl und Geometrie lassen sich hohe Festigkeit pro Masse erreichen.

Gestaltung und Herstellung beruhen auf Konstruktionsprinzipien wie lichtgewichtige Tragsysteme, Hohlprofile, Gitter- oder Wabenstrukturen sowie Topologieoptimierung. Herstellungsverfahren umfassen Extrusion, Tiefziehen, Spritzgießen, Laminieren, Faserverbund- und Verbundbauweisen sowie additive Fertigung, wodurch komplexe Geometrien möglich werden.

Anwendungen finden sich in der Automobil- und Luftfahrtindustrie, im Maschinen- und Bauwesen, im Schienenverkehr, in der Windenergie sowie in Sportgeräten und Architektur.

Vorteile liegen in geringem Gewicht, besserem Leistungs- bzw. Gewichtverhältnis, reduzierten Energiebedarfen und Potenzialen für größere Reichweiten oder Tragfähigkeiten. Herausforderungen ergeben sich aus höheren Material- und Fertigungskosten, komplexeren Fügestellen, Recycling- und Reparaturfragen sowie Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen. Die Entwicklung erfolgt interdisziplinär zwischen Werkstoffkunde, Strukturmechanik und Fertigungstechnik.