Die Reduzierung von Bauteilgewichten kann auf
unterschiedliche Arten erreicht werden, durch
- Materialleichtbau,
- Strukturleichtbau und/oder
- Systemleichtbau.
Diese Leichtbau-Arten bilden die so genannten
3 Säulen des Leichtbaus.
Materialleichtbau
Die erste Säule des Leichtbaus ist der Materialleichtbau. Bei dieser Form des Leichtbaus wird ein Material durch ein anderes ersetzt, welches in Bezug auf die geforderten Anforderungen gewichtspezifisch bessere Eigenschaften aufweist. Übliche Kennwerte sind dabei eine auf die Dichte bezogene Zugfestigkeit oder ein auf die Dichte bezogener E-Modul. Beide Werte finden sich anschaulich in so genannten
Ashby-Karten wieder, welche die Eigenschaften unterschiedlicher Materialien miteinander vergleichen.
Als Aussage kann einem solchen Diagramm das Leichtbaupotential verschiedener Materialien entnommen werden. Das größte Potential bezüglich einer möglichen Gewichtsreduktion weist demnach nicht die Gruppe der Metalle, sondern die der Kohlenstoff-Faserkunststoffverbunde (CFK) auf.
Strukturleichtbau
Im Strukturleichtbau wird abhängig von der Bauteilbelastung eine möglichst hohe Materialausnutzung angestrebt. In der Folge enthält ein Bauteil nur die minimale Menge an Material, die für die Erfüllung seiner Funktion notwendig ist. Ein Beispiel für recht extremen Strukturleichtbau ist eine alltäglich genutzte Getränke-Dose, welche an der zylindrischen Mantelfläche lediglich Wandstärken von ca. 0,1mm aufweist und so bei 0,5 l Inhalt ein typisches Gewicht von nur 16 g erreicht.
Systemleichtbau
Die dritte Säule des Leichtbaus ist der Systemleichtbau. Hierbei erfolgt nicht eine Gewichtsminimierung jedes einzelnen Bauteils, sondern die Minimierung des Gewichtes des gesamten Systems (z.B.: Bauteilgruppe), welches eine bestimmte Aufgabe erfüllt. Möglich wird hierbei eine Gewichtseinsparung durch Kombination von Merkmalen und Funktionsintegration. Als Beispiel hierfür können pneumatisch vorgespannte Konstruktionen genannt werden.
