Der Leichtbau ist ein Konstruktionsprinzip, der ein Produkt mit möglichst geringem Gewicht bei vertretbarer Stabilität zum Ziel hat. Es ist ein interdisziplinärer Ansatz, der in vielen Branchen zum Einsatz kommt.

Grundprinzipien des Leichtbaus

Der Leichtbau verfolgt zwei Ziele:

Gewichtseinsparung
Ressourceneffizienz

Die Einsparung von Gewicht dient bei Fahrzeugen zur Reduktion von Treibstoffen. Je leichter ein Fahrzeug ist, desto weniger Energie wird für seine Fortbewegung benötigt. Flugzeuge sind typische Beispiele für den extremen Leichtbau. Die Gewichtseinsparung ist auch in der Bautechnik interessant. Je weniger ein Gebäude wiegt, desto kleiner kann das erforderliche Fundament ausgelegt werden. Außerdem lässt sich mit Leichtbaumaterialien höher bauen, was größere Bauvolumen möglich macht.

Leichtbaumaterialien zeichnen sich durch einen geringen Verbrauch von Ressourcen aus. Dies wird durch dünnwandige, filigrane oder poröse Materialien erreicht. Im Nebeneffekt haben die mit Hohlräumen versehenen Materialien häufig einen interessanten Wärmedämmwert.

Werkstoffe für den Leichtbau

Typische Leichtbaumaterialien sind diverse Leichtmetalle, poröse Keramiken und Kunststoffe. Es sind auch Kombinationen von Leichtbaumaterialien möglich. So bestehen Sandwichplatten oder Dibond-Tafeln aus zwei Schichten Leichtmetall mit einem innen liegenden Kunststoff- oder Keramikkern. Beispiele für Leichtbaumaterialien sind folgende:

Aluminiumbleche
Stahlbleche
Stahlprofile
Verbundwerkstoffe
Sandwichplatten
Gasbetonsteine

Aluminium ist ein Leichtmetall, welches sich zudem sehr dünn auswalzen lässt. Es ist außerdem korrosionsbeständig und nicht magnetisch. Aluminium wird deshalb gerne im Flugzeugbau verwendet.

Stahlbleche sind zwar schwerer als Aluminium. Sie haben dafür eine höhere Festigkeit. Stahlblech wird für eine Vielzahl an Produkten verarbeitet. Es spielt sowohl im Fahrzeugbau als auch beim Hochbau eine wichtige Rolle.

Stahlprofile dienen zur Aufnahme der statischen Lasten in der Leichtbauweise. Sie bilden im Hallenbau das Grundgerüst, welches anschließend durch Stahlbleche oder Sandwichplatten beplankt wird. Das Ergebnis sind hochfeste Gebäude mit einem maximal großen Innenraum.

Verbundwerkstoffe wie GFK oder CFK sind ausgesprochene Leichtbau-Materialien. Sie sind rostfrei und haben eine lange Lebensdauer. GFK und CFK besteht aus Glas- oder Kohlefasern, die mit einem Harz getränkt werden. Diese Werkstoffe haben eine ausgesprochen hohe Zugfestigkeit. Ein typischer Einsatzzweck sind beispielsweise die Rotorblätter von Windkraftanlagen.

Sandwichplatten sind dreilagige Halbzeuge aus Stahl- oder Aluminiumblech mit einem Kern aus Hartschaum oder Faserdämmstoffen. Sie kombinieren eine hohe Biegefestigkeit mit wärmedämmenden Eigenschaften.

Gasbetonsteine sind voluminöse Bausteine mit einem großen Hohlanteil. Bei diesem Werkstoff ist ein zusätzliches Wärmedämm-Verbundsystem nicht erforderlich.