Kohlenstofffasern für den Leichtbau

Kohlenstofffasern können wesentlich zu einer fortschrittlichen Leichtbautechnik im Automobilbau beitragen. Darin waren sich die Experten einig, die sich heute auf dem VDI-Kongress „Kunststoffe im Automobilbau“ zu diesem Thema austauschten.

„Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) werden den Automobilbau von morgen nachhaltig verändern. Besonders im Vordergrund steht das enorme Leichtbau-Potenzial dieser neuen Werkstoffklasse, verbunden mit der Fähigkeit, hochfeste, steife und crash-geeignete Strukturen darstellen zu können“, sagte Tagungsleiter Prof. Dr. Rudolf C. Stauber von der Universität Erlangen und Vorsitzender des VDI-Fachausschusses Kunststoffe im Automobilbau.

Dr. Hubert Jäger, Konzernforschungsleiter der SGL Group, betonte die erhebliche mögliche Gewichtseinsparung: „CFK zeichnen sich durch hohe Festigkeit bei geringem Gewicht aus. Sie sind um 80 Prozent leichter als Stahl und 40 Prozent leichter als Aluminium“. Daher eigneten sie sich sehr gut zur Materialsubstitution. Allerdings sagte er, dass für einen Einsatz in der Automobilfertigung auch Kosten, Taktzeiten und Recyclingverfahren entscheidend seien. „Der Schlüssel zur Kostensenkung liegt in der Prozessoptimierung und Automatisierung, speziell der Bauteilfertigung“, erklärte Jäger. Im Joint Venture der SGL Group mit BMW werde die Carbonfasertechnologie im „Megacity Vehicle“ erstmals in der Serienfertigung im Automobilbau eingesetzt.

Die notwendigen chemischen Voraussetzungen für einen Serieneinsatz von Carbon erläuterte Dr. Willy Hoven-Nievelstein, Senior Vice President Engineering Plastics Europe, BASF: „Die Materialentwickler konzentrieren sich zurzeit auf drei Polymer-Systeme für das Verstärkungsmaterial Kohlefasern: Polyurethan, Epoxy-Harze und Polyamide.“ Dabei sei es eine anspruchsvolle Aufgabe, zunächst mit leicht fließenden Systemen die Füllung der Werkzeuge zu erreichen und danach sehr schnell eine Aushärtungsreaktion zu erzielen, die das Polymer stabil und belastbar mache. „Die wohl am weitesten fortgeschrittene Technologie bieten derzeit Epoxy-Harzsysteme“, sagte Hoven-Nievelstein. „Mit neuer Chemie können Reaktionszeiten von weniger als vier Minuten erreicht werden. Dies kommt der Serienanwendung sehr nahe“. Allerdings gebe es noch viele Probleme zu lösen. Dazu gehörten etwa die Bauteilauslegung, aber auch Umweltaspekte wie Recyclingfähigkeit.

Über den derzeitigen Stand des Leichtbaus und des Einsatzes von Kohlenstofffasern bei Audi berichtete Günter Deinzer, Leiter Technologie & Eigenschaftsentwicklung Faserverbundwerkstoffe: „Um die Strategie der nachhaltigen Mobilität erfolgreich umzusetzen, ist es für uns ganz maßgeblich, das Fahrzeuggewicht weiter zu reduzieren – und das unabhängig vom Antriebskonzept.“ Audi habe einen reichen Erfahrungsschatz mit Carbon. Unter anderem werde der Faserverbundwerkstoff am Sideblade in Strukturgewebeoptik im aktuellen Audi R8 Coupé eingesetzt sowie der Anteil der CFK-Bauteile beim R8 Spyder noch weiter erhöht. „Wir sind durchaus von den funktionalen Eigenschaften des Werkstoffes überzeugt, aber wir verfolgen einen ganzheitlichen und nachhaltigen Multi-Material-Ansatz beim Thema Leichtbau, statt vordergründig einen Werkstoff zu exponieren“, sagte Deinzer.

Zum diesjährigen Kongress sind 1.300 Teilnehmer nach Mannheim gekommen. 90 Aussteller begleiten die Veranstaltung und zeigen neue Trends und Entwicklungen. Im Autosalon sind 18 aktuelle Fahrzeuge ausgestellt.

Der nächste Kongress „Kunststoffe im Automobilbau“ findet am 21. und 22. März 2012 in Mannheim statt.

Mehr Informationen unter www.kunststoffe-im-auto.de oder über das VDI Wissensforum Kundenzentrum, Postfach 10 11 39, 40002 Düsseldorf, E-Mail: wissensforum@vdi.de, Telefon: +49 211 62 14-201, Telefax: -154.

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