Zukunftswerkstoff Karbon Serienproduktion im Visier

Er galt bislang als Werkstoff für Supersportwagen: Kohlenstofffaser verstärkter Kunststoff Karbon. Doch das hochfeste und federleichte Material bietet sich für sparsame Großserienfahrzeuge geradezu an. Doch dafür bedarf es ganz neuer Fertigungsverfahren.

TMN

München/Stuttgart - Für die Zukunft des Autos sehen die Entwickler schwarz - und zwar im wörtlichen Sinn: Immer häufiger setzen sie bei den Modellen von morgen auf Komponenten aus Kohlenstoff. Gefertigt aus sogenannten Karbonfasern ist dieses Material stabiler als Metall und vor allem deutlich leichter. "So spart man gegenüber Stahlblechen die Hälfte und gegenüber Aluminium etwa 30 Prozent an Gewicht", rechnet Klaus Drechsler vor. Er ist Professor am Lehrstuhl für Carbon Composites der Technischen Universität München - und derzeit ein gefragter Experte.

"Je weiter der CO2-Ausstoß in den Fokus rückt, desto wichtiger wird Leichtbau und mit ihm der Einsatz von Faserverbundwerkstoffen mit Karbon", erklärt Drechsler. Das gelte bereits für konventionell angetriebene Fahrzeuge und werde mit der wachsenden Bedeutung von Elektroautos noch wichtiger. "Damit können die Hersteller einen Teil des Mehrgewichts kompensieren, das der Akku ins Auto bringt."

Bislang gab es die Karbonfasern angesichts der aufwendigen, sehr arbeitsintensiven und langatmigen Produktion vor allem bei Supersportwagen wie dem Bugatti Veyron oder dem Mercedes SLR. Doch aus den von Drechsler geschilderten Gründen erobern sie mit neuen Fertigungsverfahren langsam Fahrzeugklassen mit größeren Stückzahlen.

Leichtbau kompensiert Gewicht der Batterie

Vorreiter dieser Entwicklung ist BMW. Das Unternehmen hat mit einzelnen Komponenten wie dem Dach und einigen Strukturteilen für die Sportmodelle des Werkstuners M bereits Erfahrungen mit größeren Stückzahlen gemacht. In zwei Jahren wollen die Bayern das Elektroauto i3 als erstes Großserienmodell mit nahezu kompletter Kohlefaserkarosserie anbieten. Das Gewicht des Wagens verrät BMW noch nicht. Projektleiter Peter Ratz machte nur Andeutungen: "Trotz des schweren Akkupakets kommen wir auf das Niveau eines konventionellen Fahrzeugs."

Um Karbon im großen Stil einsetzen zu können, braucht es neue, günstigere Fertigungsverfahren, erläutert Drechsler. Die Produktionszeiten müsse kürzer und der Anteil der Handarbeit geringer werden. Bislang werden die zu großen Matten verwobenen Kohlefasern meist von Hand zugeschnitten, mit speziellen Harzen getränkt und dann in großen Öfen viele Stunden lang gebacken, bis sie ihre endgültige Form haben. Für die Produktion des i3 wird BMW nach eigenen Angaben einen weitgehend automatisierten Prozess nutzen, sagt Ratz. "Sonst wären größere Stückzahlen nicht darstellbar." Auch für die Überreste der zugeschnittenen Karbonmatten haben die Bayern etwas einfallen lassen: Kunstvoll verflochten bilden sie das Rückgrad für neue Teile wie die Motorhaube der M3-Sonderserie CRT, die im Herbst in den Handel kommen soll, wie Pressesprecher Stefan Behr erklärt.

Im Gegensatz zu BMW nennt Autobauer McLaren konkrete Zahlen, um die Fortschritte bei der Karbon-Verarbeitung aufzuzeigen: Als vor 30 Jahren bei McLaren das erste Formel-1-Auto mit Karbon-Monocoque gebaut wurde, brauchten die Briten für die Fertigung der Kohlefaserkarosserie sechs Tage. Bei ihrem neuen Straßenrennwagen MP4-12C schaffen sie das mittlerweile in vier Stunden, sagt Pressesprecher Frank Steffling.

Großserieproduktion erst in 10 bis 15 Jahren

Auch VW setzt für künftige Sparmodelle auf Karbon. Der XL1 kommt nur deshalb mit 0,9 Litern auf 100 Kilometer (CO2-Ausstoß: 22 g/km) aus, weil er gerade einmal 795 Kilogramm wiegt. Und VW-Patriarch Ferdinand Piëch kann nur deshalb eine Serienfertigung versprechen, weil die Kosten rapide sinken: "Die Karbonkarosserie des ersten Entwurfs von 2002 kostete rund 35.000 Euro, heute sind wir bei etwa 5000 Euro", so Piëch.

Während BMW und VW bei ihren zukünftigen Fahrzeugen auf eine nahezu komplette Karbonkarosserie setzen, verfolgen andere Hersteller eher eine Strategie der kleinen Schritte: "Wir wollen nicht ein Auto besonders leicht machen, sondern über die ganze Flotte Gewicht sparen", sagt Mercedes-Sprecher Christoph Horn. Deshalb werde es vom kommenden Jahr an nach und nach Karosserieteile aus Karbon in den einzelnen Baureihen der Schwaben geben. So wie heute bei vielen Fahrzeugen die Türen, die Kotflügel oder die Hauben aus Aluminium gepresst sind, werden dann laut Horn einzelne Komponenten aus Kohlefaser eingesetzt. Zum ersten Mal sehen könne man das bei der nächsten Generation des Roadsters SL, die im Frühjahr 2012 erwartet wird.

Solche Entwicklungen lassen für Experten wie Klaus Drechsler keinen Zweifel daran, dass der Weg in die Massenanwendung von Karbon vorgezeichnet ist. Doch ganz so schnell, wie es manche Autohersteller gerne hätten, werde das wohl nicht gehen: "Fahrzeugserien in der Größenordnung von 60.000 bis 80.000 Autos im Jahr wird es bald mit Kohlefaser-Konstruktionen geben. Doch bis man die Volumensegmente mit einer halben Million und mehr Autos auf Karbon umstellen kann, dauert es noch einmal 10 bis 15 Jahre."

mik/dpa



insgesamt 71 Beiträge
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Seite 1
Das Grauen 19.07.2011
1. Tja, aber ist das ökologisch sinnvoll?
Karbonmatten sind ja sicher unkritisch, können einfach verbrannt werden und dabei Energie erzeugen, aber was ist mit dem Kunstharz (das sich ja in verarbeiteter Form vom Geflecht nicht mehr trennen läßt)? Ist das nicht aus Erdöl, und entstehen bei der Verbrennung keine Dioxine? Irgenwie recyclen kann man das fertige Produkt ja auch nicht sinnvoll, was soll man schon mit dem geschrederten Kram, der ewig lange zum verrotten braucht? Also, wie sieht die ökologische Seite der Karbonprodukte wirklich aus, werden die Gewichtsvorteile nicht durch andere Probleme wieder ausgeglichen? Wäre schön, auch darüber mal was zu lesen.
Traumflug 19.07.2011
2. .
---Zitat--- Der XL1 kommt nur deshalb mit 0,9 Litern auf 100 Kilometer (CO2-Ausstoß: 22 g/km) aus, weil er gerade einmal 795 Kilogramm wiegt. ---Zitatende--- Na immerhin ist man da wieder auf dem Niveau eines Golf I (750 - 805 kg) http://de.wikipedia.org/wiki/VW_Golf_I Herzlichen Glückwunsch, Volkswagen.
energyturnaround 19.07.2011
3. .
Zitat von TraumflugNa immerhin ist man da wieder auf dem Niveau eines Golf I (750 - 805 kg) http://de.wikipedia.org/wiki/VW_Golf_I Herzlichen Glückwunsch, Volkswagen.
Ein Golf I mit einem modernen Auto zu vergleichen ist entweder Dummheit oder absichtliche Fehlinformation. Versuch doch mal einen "neuen" Golf I zu verkaufen. Die geringere Sicherheit, Geschwindigkeit, Ausstattung, Fahrwerk, Multimedia, Geräuschkulisse, Schadstoffausstoß ... wird bestimmt niemanden stören. Eigentlich haben sich Autos doch bis aufs Design seit min 40 Jahren nicht verändert. Oder doch? Natürlich gibt es Entwicklungen, auf die die Welt gerne verzichten könnte (SUVs und Sportwagen), aber das bedeutet nicht, dass die Entwicklung der letzten Jahrzehnte nichts vollbracht hätte.
George712 19.07.2011
4. Rost ade!!
Hoffen wir mal dass dies Realität wird. Ist doch schade, Autos wegen zuviel Rost zu verschrotten.
j0nnl 19.07.2011
5. .:.
Zitat von TraumflugNa immerhin ist man da wieder auf dem Niveau eines Golf I (750 - 805 kg) http://de.wikipedia.org/wiki/VW_Golf_I Herzlichen Glückwunsch, Volkswagen.
Der Golf 1 hat je nach Ausstattung einen mindestens 5-mal höheren Verbrauch. Der CO2 Ausstoß ist ebenfalls vielfach höher als der des XL1. Bei gleichem Gewicht, viel höherem Komfort (noch für 2 Leute) und einer vielfach höheren passiven und aktiven Sicherheit, hat man beim Xl1 wesentlich weniger Verbrauch und CO2 Ausstoß als beim Golf1. Was wollen Sie darin kritisieren? Der XL1 ist bisher Studie, Proof of Concept und bisher maximal als Kleinserien-Fahrzeug angedacht. Er dient der Entwicklungsarbeit des gesamten Konzerns und ist kein fertiges Auto, dass genau so millionenfach auf die Straße kommt. Seit dem GOlf 1 hat sich vor allem eins geändert: Man erkennt an, dass der fossile Brennstoff Öl endlich ist, und forscht deshalb wie man weiter Verbrauch einsparen kann, und u.U. gar komplett auf einen anderen Energielieferanten umsteigen kann. Golf 1...Also bitte...Wir leben nicht mehr in den 70ern, und seitdem hat sich einiges getan.
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