创新轻量化设计：可持续行驶的成功因素
可持续行驶正逐渐成为社会需求和政治需求。由于汽车的二氧化碳阈值越来越严格，汽车行业必须不断寻求创新的解决方案。
除了可替代驱动概念和节能创新外，汽车制造商及其供应商正专注于开发轻量化设计解决方案——所有车辆领域均如此。口号：“更轻便、更优质”。实现全球减排需求,每一克二氧化碳排放的减少都需要努力通过降低燃料消耗来解决。
一般而言，重量减轻100千克，汽油发动机车辆的二氧化碳排放量将减少3.5 g/km，柴油车辆将减少3.0 g/km。同时还有助于提高灵活性，增加驾驶乐趣。如果在重量不变的情况下，这种额外的灵活性将需要更高的道路性能（所谓的道路性能补偿）才能实现，相比之下，二氧化碳排放量将减少约8.5g / km。
伟巴斯特：在轻量化设计方面具有全面专业的知识
伟巴斯特，一家专注于天窗的公司，是天窗系统的全球领导者，可提供市场上最丰富的产品组合 - 从传统天窗和全景天窗到折叠软顶，再到太阳能天窗，一应俱全。多年来，伟巴斯特一直致力于创新轻量化设计方案，以便支持汽车制造商实现其减排的目标。目前，伟巴斯特主要采用以下三种技术来减轻天窗区域的重量：
◆聚碳酸酯：一种质量非常轻的耐破碎塑料
◆Webasto Glas ProTec®：一种玻璃 - 塑料复合材料，用于重量优化的安全玻璃解决方案
◆聚氨酯复合材料：固有刚性纤维复合材料，用于大型轻量化部件
PU复合材料：坚固、轻便、经济
伟巴斯特将对称或不对称夹层设计结构的纤维增强复合材料称为PU复合材料。内饰由包裹在纤维和塑料基质中的抗压芯材构成。对于外部应用，使用附加外壳。该材料还具有可以集成无腐蚀的固定元件以及增强舒适性的功能（如：照明）。
芯材可由颗粒泡沫或蜂窝结构组成。泡沫芯在比重和绝热方面具有优势，但在温度稳定性和成本方面存在缺陷。伟巴斯特正在研究使用两种芯材的材料。然而，在目前的应用中，由于高温稳定性和成本优势，本公司已决定使用纸蜂窝芯材。
PU复合材料的高刚性基本上通过夹层设计和嵌入基质中的纤维实现。后者由无机纤维（如：玻璃纤维）或有机加强纤维（如：碳纤维）组成。此处，两种类型的纤维也具有特定的优势。在目前的应用中，伟巴斯特决定使用玻璃纤维 - 因其非常坚固，具有极好的性价比。伟巴斯特会根据客户要求和应用领域进行测试，分别决定使用哪种光纤或芯材。
例如：由聚氨酯制成的塑料基质，可对纤维进行空间设置，实现负载输入和负载输出。此外，还能起到支撑纤维的作用，从而防止在平行纤维的压力下发生弯曲，例如：汽车与树木侧面碰撞时可能发生的弯曲。在模拟此类侧向撞击的碰撞试验中，伟巴斯特的材料的应用效果实际上要优于钢材。
根据要求，可结合轻量化设计结构实现各种不同的外表面。涂漆铝外壳，即：包含对比色在内的车体，与传统车体无法通过视觉进行区分，因此可以用于任何车辆。
与涂漆表面相比，纹理化的塑料外表面更加坚固。凭借其纹理外观，此版本目前在SUV和越野车辆中非常受欢迎。另一种选择是将太阳能电池集成在外壳中。除了通过环保环保途径，还能使用电力，例如：用于车辆内部的主动空调。
纸蜂窝芯PU复合材料结构。
PU - 轻型“配方”复合材料
除了高刚性，PU复合材料的特点在于3D成型性和优异的视觉、声学和热绝缘性能：这些都是适用于汽车行业的理想特性。此外，PU复合材料非常轻。因此，它们是未来轻型“配方”最重要的成分。由于刚性高，该材料还适用于尺寸大于两平方米的车辆外壳部件。凭借较低的模具成本，PU复合材料成为传统材料理想的替代，特别是对于小到中等规模的订单量，更是如此。
纸蜂窝：自然是我们的模型
在吉普Renegade（2015年车型）中，伟巴斯特展出了首款由PU复合材料制成的天窗系统。现在，伟巴斯特的三种轻量化设计技术均用于一系列汽车的天窗系统中。天窗系统由包裹在聚氨酯和加强玻璃纤维混合物中的纸蜂窝芯组成。伟巴斯特称这种设计为纸蜂窝（PHC）。外表面被颗粒化、热成型的防水膜覆盖，而天窗衬里则进行植绒以匹配内部设计。特点：天窗由两个天窗元件组成，可彻底拆除并存放在行李箱中。
这种结构与钢相比节省了超过50%的重量。这是PHC在机动车车身外壳中的首次批量生产应用。到目前为止，伟巴斯特主要使用PHC作为天窗衬里的超轻量化材料。伟巴斯特在位于雷根斯堡附近的席尔林格轻量化职能中心生产聚碳酸酯天窗。
将蜜蜂构建的蜂窝作为设计模型。载荷通过单独的梳壁分布在整个蜂窝结构上，因此具有广泛的效果，而不是只影响选定的点。使用的纸蜂窝主要由回收废纸的纤维素纤维制成。各个纸层通过两道粘合工艺连接，形成了具有高抗压刚度的复杂蜂窝结构。
玻璃纤维可以确保冲击负载广泛分布，而聚氨酯则是将所有组件结合在一起。借助密封（空气和水密）外壳，该组件将不会受到潮湿等外界环境的影响。
吉普Renegade天窗系统自身具有挑战主要是曲率变化补偿也就是由于不对称的夹层结构，发生所谓的双金属效应，导致不同温度下出现不同的曲率。这种动态效应在密封概念中通过FEM计算（用于解决物理问题的数值过程）可得到结果：所有条件下均具有不渗透性、无风噪声且曲率形状和谐。
前景：PHC轻型“多选择天窗”
吉普的PHC天窗系统是伟巴斯特在成为天窗专营公司过程中的一个关键发展阶段。尤其是在多元化车顶模块（MOR）中，用于封闭车身的基本款固定天窗元件均由PHC制成。多元化车顶模块包含由伟巴斯特开发的系统，由此各种天窗版本均可通过车身中的单个接口灵活集成。从而为汽车制造商提供多种不同的天窗版本（如：天窗、全景天窗或折叠天窗），并且能够非常快速地对市场和客户要求做出反应，却不会增加车辆生产难度。此外，伟巴斯特将其轻量化设计技术整合至多元化车顶模块中 - 从聚碳酸酯到Webasto GlasProTec® 再到PU复合材料。同时，这三种技术均进入汽车量产过程。