Zeitung Heute : Wer sparen will, muss abnehmen

Alle Hersteller experimentieren mit neuen Werkstoffen. Carbonfasern gelten als Wundermittel gegen zu viele Pfunde.

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Am Anfang war das Dach. BMW fertigt schon länger einzelne Komponenten für seine M-Sportmodelle aus Carbon. Nun soll der Werkstoff beim Elektroauto i3 im großen Stil zum Einsatz kommen. Foto: dpa
Am Anfang war das Dach. BMW fertigt schon länger einzelne Komponenten für seine M-Sportmodelle aus Carbon. Nun soll der Werkstoff...Foto: picture alliance / dpa-tmn

Elektrovehikel müssen bis zu 300 Kilogramm schwere Batterien mit sich herumschleppen. Deshalb setzt die Industrie beim Karosseriebau zunehmend auf Carbonfasern. Sie sind besonders leicht, aber gleichzeitig fest. Carbonfasern sind ein Produkt, das Zukunft hat und mit dem sich viel Geld verdienen lässt.

Das haben zuletzt der Grafitspezialist SGL Group und der Autozulieferer Benteler erkannt. Sie bauen ihr Geschäft mit Carbonfaserbauteilen für die Autobranche aus. Das Gemeinschaftsunternehmen der beiden Firmen, Benteler-SGL, errichte ein neues Werk für Autoteile aus Carbonfaserverbundwerkstoffen, hieß es Mitte Mai. Ab Mitte 2013 soll die Serienfertigung starten. Zu den Produkten der Firma gehören etwa Türkörper für den Rennwagen Porsche GT3 Cup oder Unterbodenstreben für den Luxusschlitten Bentley Azur.

Carbon, kurz CFK – kohlefaserverstärkter Kunststoff – ist noch teuer und aufwendig in der Herstellung. Das soll sich bald ändern und muss sich auch ändern. Denn wer sparen will, muss abnehmen. Ein Leitsatz, der für Autos generell und für Elektrofahrzeuge ganz besonders gilt. „Denn jedes eingesparte Kilo bringt eine größere Reichweite für das Fahrzeug. Oder im Umkehrschluss können für besonders leichte Fahrzeuge Batteriekosten sowie das Batteriegewicht bei gleichbleibender Reichweite signifikant gesenkt werden“, erklärt Professor Frank Henning vom Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT in Pfinztal bei Karlsruhe. Der Experte leitet das Innovationscluster „Hybrider Leichtbau KITe hyLITE“. Sein Team besteht aus 30 Partnern aus Forschung und Industrie, die den Leichtbau voranbringen wollen.

Carbonfasern sind besonders leicht, aber gleichzeitig fest. Das liegt an ihrem sogenannten anisotropen Aufbau: Die Fasern sind gerichtet und können damit maximale Stabilität bieten. „Bei hoher Festigkeit kann CFK ein enormes Maß an Energie aufnehmen“, erklärt Professor Klaus Drechsler, Leiter der Fraunhofer-Projektgruppe Funktionsintegrierter Leichtbau in Augsburg. „Selbst bei hohen Aufprallgeschwindigkeiten verformt es sich kaum.“ Carbon ist zwei Drittel leichter als Aluminium und hält siebenmal mehr Belastung aus. Allerdings ist es auch teurer: Es kostet zwei- bis dreimal so viel wie Aluminium und 30- bis 40-mal mehr als Stahl. Das liegt auch daran, dass Strukturen aus CFK bislang oft in Handarbeit gefertigt wurden. Deswegen sind Carbonbauteile bisher vor allem in Rennwagen zu finden, im Prototyp Teewave AR1 aus Japan oder auch in wenigen Edelkarossen von Bugatti und Bentley sowie im SL von Daimler. Doch das ändert sich. BMW hat angekündigt, 2013 mit dem i3 ein leichtes, mit einer Carbonkarosserie ausgestattetes Elektroauto auf den Massenmarkt zu bringen.

Neben der Werkstofftechnologie spielt bei solchen Innovationen die Montage eine wichtige Rolle: Mit Hochdruck arbeiten überall in Deutschland Forscher und Entwickler daran, automatisierte Produktionsprozesse zu entwickeln, die die Verwendung von Carbonbauteilen für Serienautos wirtschaftlich machen. In Augsburg haben es die Forscher gemeinsam mit der TU München und über 70 Partnern unter der Schirmherrschaft des Clusters „M-A-I Carbon“ in die Finalrunde geschafft. „M-A-I Carbon“ steht für München, Augsburg, Ingolstadt Carbon. Die Bayern profitieren dabei von der Nähe zu Herstellern wie EADS, Krauss Maffei und Kuka Industrieroboter.

In Hamburg beschäftigt sich Christian-André Keun, Chef der Hightechschmiede CompriseTec, mit dem neuen Werkstoff. Der Spezialist für Faserverbundstoffe berät nicht nur Automobilkonzerne und entwickelt Bauteile und Fertigungswerkzeuge. Er realisiert seine Empfehlungen auch – bis hin zum Bau von Serienproduktionsstraßen. Für Daimler hat er an einem Heckdeckel aus carbonfaserverstärktem Kunststoff mitgearbeitet, entwickelt zudem Dachelemente, Bodenstrukturen und hochbelastbare Träger. „Der Werkstoff ist zwar teurer, die Fertigungsmethoden können aber dafür günstiger sein“, sagt Keun. Weitere positive Nebeneffekte: Teile aus Carbon müssen nicht unbedingt lackiert werden, brauchen keinen Korrosionsschutz. Vollkommen neue Möglichkeiten eröffne Carbon den Fahrzeugkonstrukteuren, weil diese mit den textilen Fasern und Matten sehr viel einfacher auch ungewöhnliche und spektakuläre Konturen realisieren können als mit Aluminium oder Stahl: „Mit Faserverbundwerkstoffen sind ganz andere Formgebungen denkbar.“ Als Beispiel nennt Ingenieur Keun organische Flügeltüren, wie sie der legendäre Mercedes-Benz 300 SL hatte, der zwischen 1954 und 1957 gebaut wurde. Elektroautos ohne B-Säule – das sind die Streben, die vom Dach nach unten gehen – Auspuff und Mitteltunnel für die Kardanwelle könnten eines Tages völlig anders aussehen als heute: „Wenn es politisch gewünscht ist, dass künftige Autos weniger wiegen, werden Leichtbauforschung und -entwicklung noch mehr Drive bekommen und eine Designrevolution ermöglichen.“ Christian-André Keun nutzt sein Wissen aus der Luftfahrt. Vor zwei Jahren hat er für die Lufthansa einen Trolley mitentwickelt, der mit 9,8 Kilo nahezu nur die Hälfte eines herkömmlichen Servicewagens wiegt. „Die größten Fortschritte bei CFK-Bauteilen wurden in der Vergangenheit in der Luftfahrt gemacht“, erläutert der Leichtbauprotagonist von der Waterkant. Aber die Automobilbranche hole sowohl bei Forschung, Entwicklung als auch Serieneinführung auf. Ins gleiche Horn stößt Klaus Drechsler, Inhaber des Lehrstuhls für Carbon Composites an der TU München, der Deutschland im Bereich Faserverbundwerkstoffen im Automobilbau „weltweit führend“ sieht. Das liege auch daran, dass die deutschen Unis im Bereich Carbon Composites „sehr stark“ seien. Keun bestätigt das. Er arbeitet eng mit der TU Harburg zusammen: „Von solchen Kooperationen profitiert die deutsche Autoindustrie, denn die Entwicklung und Anwendung neuer Werkstoffe wird dadurch forciert.“

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