Kohlenstofffaser: Sparwunder aus Karbon

Kohlenstofffaser: Sparwunder aus Karbon

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Megacity Vehicle BMW

Die Autoindustrie geht auf Diät. BMW, Daimler & Co investieren massiv in Bauteile aus Karbon. Sie sind stabiler und vor allem leichter als Stahl. Fahrzeuge mit Kohlefaser-Teilen verbrauchen weniger Kraftstoff und sind umweltfreudlicher. Die Branche steht vor einem Zeitenwechsel.

Der knallrote VW Golf GTI mit den karierten Sitzen ist noch gut in Schuss. Er stammt aus dem Jahr 1976, sieht zierlich aus, wiegt lediglich 810 Kilogramm. Daneben steht der aktuelle Golf V GTI. Er bringt stolze 1400 Kilogramm auf die Waage. Eine steifere, größere Karosserie, Airbags, Klimaanlage, Navigationsgerät, Sitzheizung und Parkpiepser erhöhen Sicherheit und Komfort. Und der aktuelle GTI hat mit 230 PS auch mehr als doppelt so viel Leistung wie sein Urahn.

Immer größer, immer leistungsfähiger und damit immer schwerer: Dieser Gewichtsspirale im Automobilbau hat der Gesetzgeber ein Ende verordnet. Ab 2015 müssen alle Pkw-Hersteller den CO2-Ausstoß ihrer Modelle im Schnitt auf 120 Gramm pro Kilometer senken. Der entscheidende Ansatzpunkt dafür ist das Gewicht: Autos, die 100 Kilo weniger wiegen, verbrauchen einen halben Liter Treibstoff weniger auf 100 Kilometer. Auch Elektromobile müssen Ballast abwerfen – ein Lithium-Ionen-Akku für eine Reichweite von 100 Kilometer bringt immerhin 250 Kilogramm auf die Waage.

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Leichtbau ist dafür die richtige Diät. Statt aus Stahl werden Türen und Motorhauben aus Aluminium und Kunststoff gefertigt. Einen entscheidenden Schritt weiter geht BMW: Der Autobauer präsentiert dieser Tage in München ein ultraleichtes Elektroauto für die Stadt, dessen Karosserie aus karbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) besteht. 2013 soll das Megacity Vehicle in den Handel kommen.

Halb so schwer wie Stahl

Seit 125 Jahren werden Autos überwiegend aus Stahl gebaut. Jetzt strebt mit den Kohlenstofffasern ein mattschwarzer Baustoff mit glänzenden Eigenschaften nach der Vorherrschaft. Er ist in seiner chemischen Struktur mit Diamanten verwandt, robuster und ein Drittel leichter als Aluminium und sogar nur halb so schwer wie Stahl. Für Thomas Göttle, Automobilexperte bei der Unternehmensberatung PA Consulting Group, gibt es keinen Zweifel: „CFK ist die einzige Möglichkeit, das Gewicht von Elektroautos wie von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor entscheidend zu senken.“

Karbonfasern werden seit fast 50 Jahren industriell eingesetzt. Ursprünglich entwickelt für die Raumfahrt, werden sie in der Luftfahrt und in vielen Bereichen genutzt: Tennisschläger werden ebenso aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen produziert wie Golfschläger, Skier, Rennräder, Rodelschlitten, Rotoren von Windrädern, Angelruten und sogar Geigenbögen.

Das Material ist extrem leicht, extrem stabil – aber bislang auch extrem teuer. Bauteile aus Kohlenstofffasern nahmen deshalb über den Rennsport den Weg in den Automobilbau: Vor 30 Jahren steuerte John Watson in Silverstone mit dem McLaren MP4-1 das erste Formel-1-Rennauto auf die Piste, dessen Monocoque komplett aus Karbon bestand. Sechs Tage hatte der Bau der ultraleichten Fahrgastzelle gedauert – eine kleine Ewigkeit.

Inzwischen geht es deutlich schneller. Beim McLaren MP4-12C, dem neuen Supersportwagen für den Alltagsverkehr, ist die aus einem Stück bestehende Fahrgastzelle aus Kohlenfasern nach vier Stunden fertig. Produziert wird das nur 75 Kilo schwere Bauteil vom Spezialisten Carbotech aus Salzburg, einer Tochter des Autozulieferers Mubea aus Attendorn.

Doch auch vier Stunden pro Bauteil wären bei einem Auto wie jenem Megacity Vehicle von BMW von dem jedes Jahr mehrere 10 000 Exemplare entstehen sollen immer noch zu viel. Das gilt auch für die Kosten: Ein Karosserieteil aus Stahlblech kostet etwa vier Euro pro Kilogramm, ein baugleiches Teil in CFK mit rund 200 Euro das 50-Fache. Rund 50 Euro davon entfallen auf das Material, Fasern und Harz. „Deshalb schaut die Branche gespannt nach München“, sagt Autoexperte Göttle.

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