CFK-Leichtbau Direktprozesse für CFK-Leichtbau im Fokus der Automobilfertigung

Wichtiger Impulsgeber für den CFK-Leichtbau in der Automobilindustrie ist die Elektromobilität. Um das Werkstoffpotenzial wirtschaftlich zu erschließen, wird die direkte Herstellung von CFK-Bauteilen vorangetrieben, ohne die Verwendung von Prepregs – von vorimprägnierten Faserstrukturen. Damit bevorzugt man einen anderen Weg als bei der Herstellung von Großteilen in der Luftfahrttechnik.

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Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH

Schages GmbH & Co.KG

AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

RWTH Aachen Institut für Kraftfahrzeuge (ika)

Kürzlich hat BMW den Startschuss für die Umrüstung der Produktion auf Elektroautos im Werk Leipzig gegeben. In drei Jahren sollen dort die ersten rein elektrisch angetriebenen Automobile mit kompletter Karosserie aus carbonfaserverstärkten Kunststoffen (CFK) „vom Band“ rollen.

BMW und SGL Carbon investieren in CFK

BMW setzt auf CFK, um das hohe Batteriegewicht der Fahrzeuge zu kompensieren und so deren Reichweite und Dynamik zu steigern. Dazu hat der Automobilhersteller mit dem Faserhersteller SGL Carbon ein Joint Venture gegründet. In das Gemeinschaftsunternehmen wollen beide Partner zusammen rund 230 Mio. Euro investieren.

CFK ist ein sehr leichter, aber in Faserrichtung ein extrem belastbarer Konstruktionswerkstoff. Er hält einer spezifischen Zugkraft von 1500 bis 2000 N/mm2 stand. Hergestellt aus Carbonfasern und Epoxidharz ist er gut ein Drittel leichter als Aluminium und höchstens halb so schwer wie Stahl. Das prädestiniert diesen Verbundwerkstoff mit 60% Faseranteil für Leichtbaukonstruktionen.

CFK-Bauteile noch sehr teuer

Allerdings sind die Bauteilkosten noch sehr hoch. Laut der Marktstudie 2009/2010 der Carbon Composites e.V., Augsburg, kosten High-End-Komponenten aus CFK für die Luft- und Raumfahrttechnik über 280 Euro je Kilogramm. Im industriellen Bereich liegen die Bauteilkosten kilogrammbezogen bei gut 70 Euro. Der Anwendungsbereich von CFK beschränkt sich daher noch auf die Herstellung von Spezialprodukten in kleinen Stückzahlen.

Für Serienteile in der Automobilindustrie ist dieses Preisniveau noch ein großes Hindernis. „Die akzeptierten Bauteilkosten liegen noch deutlich darunter“, sagt Dipl.-Ing. Leif Ickert, wissenschaftlicher Mitarbeiter im Geschäftsbereich Karosserie des Instituts für Kraftfahrzeuge der RWTH Aachen.

Pro eingespartem Kilogramm würden derzeit bei Automobilteilen gewichtsbezogene Bauteilmehrkosten unter 5 Euro akzeptiert. Ein Anstieg dieser Mehrkosten bei Elektrofahrzeugen auf bis zu 10 Euro steht derzeit zur Diskussion. Grund dafür sind die schweren Energiespeicher im Verbund mit den hohen Batteriekosten.

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