CFK ermöglicht weit mehr als Gewichtseinsparung

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Das Ergebnis ist ein Werkstückträger aus CFK mit Sandwichstruktur. Er läuft auf einem Montageband und muss von den Mitarbeitern des Kunden angehoben werden. Wichtig ist daher außer der Festigkeit und dem niedrigen Gewicht auch die Geräuschreduzierung im Vergleich zum konventionellen Aluminiumträger.

CFK-Hauptaufgaben bei Fahrzeugen sind Tragen, Federn und Dämpfen

CFK hält in Faserrichtung einer spezifischen Kraft von 1500 bis 2000 N/mm2 stand. Hergestellt aus Kohlenstofffasern und Epoxidharz ist er gut ein Drittel leichter als Aluminium und höchstens halb so schwer wie Stahl. Das prädestiniert dieses Composite mit 60% Faseranteil zu einem Werkstoff für Leichtbaukonstruktionen.

Seit Jahren werden Verbunde mit Endlosfasern aus Kohlenstoff und einer Matrix aus Kunststoffen im Automobilbau als „Werkstoffe der Zukunft“ tituliert. Jedoch kam dort der Werkstoff im Allgemeinen nicht über Anwendungen im Automobilrennsport und beim Tuning hinaus.

CFK für Elektromobilität interessant

Gerade im Automobilbau gibt es in jüngster Zeit allerdings wieder verstärkt Bemühungen, CFK für Serienteile zu nutzen. Grund dafür ist die Entwicklung von Elektrofahrzeugen. Dazu wird an mehreren Hochschulen das Machbare erforscht.

So entstand an der Dualen Hochschule Baden-Württemberg in Mannheim das Projekt Elmar – für Studienzwecke. Aufgabe ist die Entwicklung und der Bau eines Fahrzeugs, das im Automobilbau einen Paradigmenwechsel einleitet – auf der Grundlage bahnbrechender Technologien.

Das Ergebnis ist ein Fahrzeug, das laut der Dualen Hochschule in Mannheim den Anforderungen an Nachhaltigkeit gerecht wird und dennoch Fahrspaß bietet. Es wurde auf dem Genfer Automobilsalon 2010 erstmals der Öffentlichkeit vorgestellt.

Fahrzeug mit vier Auslegern aus CFK

Das Tragwerk umfasst vier Ausleger aus CFK (Bild 3 – siehe Bildergalerie). Am oberen Ende laufen sie über der Fahrgastzelle zusammen – im Herzstück der Tragwerkkonstruktion, an dem die freischwingende Fahrgastzelle aufgehängt ist. Am unteren Ende steht die Verbindung zu den Rädern.

Aufgaben der Ausleger sind das Tragen, Federn und Dämpfen – und nicht nur die Gewichtseinsparung. Im Gegensatz zur konventionellen Karosseriekonstruktion werden diese Funktionen nicht von separaten Bauteilen übernommen. Heutige Automobile haben eine Karosserie, die sich aus A-, B- und C-Säulen zusammensetzt. Dieses Konzept findet sich schon in Pferdekutschen der alten Römer. Es ist ausgereift und kompliziert.

CFK-Ausleger von Wimmer Carbontechnik gefertigt

Die Ausleger wurden von Wimmer Carbontechnik berechnet, konstruiert und gefertigt. Einschließlich der Fahrgastzelle, die auf einer Aluminiumrohrkonstruktion basiert, wiegt die gesamte Konstruktion weniger als 150 kg. Davon entfallen auf das Tragwerk knapp 50 kg.

Grund dafür sind nicht nur die Ausleger aus CFK, sondern auch die Glasfasermatten mit Epoxidharz als Matrixwerkstoff. Damit wurde die Fahrgastzelle ausgekleidet. Der schichtweise Aufbau der Matten sorgt dabei für hohe Belastbarkeit. In der Fahrgastzelle haben zwei Personen und zwei Getränkekästen komfortabel Platz.

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