Mobile Zukunft (II): Kunststoffe aus Faserverbund als große Hoffnungsträger

Leipzig – Für Ulrich Hackenberg führen viele Wege zu nachhaltiger Mobilität. Auch die Wahl der Werkstoffe entscheidet darüber, wie sparsam ein Auto letztlich fährt, schrieb das Markenvorstandsmitglied Volkswagen, Geschäftsbereich Forschung und Entwicklung, in einer der „ViaVision-Nachrichten aus der mobilen Zukunft“ der Volkswagen-Gruppe.

Weniger Gewicht ist besser

Fest steht: Um Kohlendioxid einzusparen, genügt es nicht, nur effizientere Motoren und umweltfreundlicherer Kraftstoffe zu verwenden. „100 Kilo Fahrzeuggewicht kosten 0,3 Liter Sprit, das entspricht 3,5 Gramm Kohlendioxid-Ausstoß“, kommen Experten zum Schluss: „Gewichtsreduktion ist also besser für die Umwelt und preiswerter für den Fahrzeughalter.“

Neue Materialien für Leichtbau

Das Zauberwort heißt Leichtbau. Ermöglicht wird er durch neue Materialien. Neben Leichtmetallen wie Aluminium, Magnesium und festeren Stählen sind Faserverbundkunststoffe die großen Hoffnungsträger.[foto id=“428502″ size=“small“ position=“left“]

Aluminium, Magnesium, Stahl

Aluminium ist nach Sauerstoff und Silizium dritthäufigstes Element der Erde; es wird durch chemische Prozesse aus dem Sedimentgestein Bauxit gelöst. Magnesium, wie Stahl und Aluminium für Karosserie und Außenteile verwendbar, wird aus Magnesiumchlorid und -oxid gewonnen, das zum Beispiel in Gestein vorkommt. Stahl wiederum stellt man aus Eisen und geringen Anteilen von Kohlenstoff her. „Neue Fertigungsverfahren erhöhen die Festigkeit, wodurch der Werkstoff dünner verarbeitet werden kann, ohne an Stabilität zu verlieren“, berichten Entwickler. Magnesium war zuletzt am teuersten, Stahl am billigsten, Aluminium lag in der Mitte.

Mit Naturfasern verstärkt

Die Industrie verwendet zunehmend naturfaserverstärkte Kunststoffe. 2010 sind demnach allein europaweit 315 000 Tonnen dieser Werkstoffe verarbeitet worden, rund 95 Prozent davon im Automobilbau. Auf bis zu 830 000 Tonnen könnte der Verbrauch bis 2020 laut Branchenberechnungen steigen. Zuletzt ist bereits ein Bioverbundstoff entwickelt worden, bei dem auch der Kunststoffanteil aus natürlichem Material besteht, nämlich aus unter anderem sogar aus Sonnenblumenöl hergestellten Harzen.

Von Hanf bis gelegentlich Holz

Bei naturfaserverstärkten Kunststoffen handelt es sich um dünne Hanf-, Sisal-, Flachs-, Jute-, Kenaf-, Ramie- und gelegentlich Holzfasern, die mit Kunststoffen verbunden eine hohe Stabilität ermöglichen, aber nur in nicht tragenden Elementen wie Türverkleidungen, Armaturenbrettern und Hutablagen zu finden sind. Ihre Kohlendioxid-Bilanz ist gut, sie sind zudem leicht und günstig, aber eben nicht stabil genug für tragende Bauteile, noch nicht wiederverwertbar und weniger [foto id=“428503″ size=“small“ position=“right“]korrosionsbeständig als etwa Fiberglas

Mit Glasfasern verstärkt …

Fiberglas nennt man umgangssprachlich glasfaserverstärkte Kunststoffe. Die in Kunststoffe eingebetteten dünnen Glasfasern weisen eine höhere Stabilität auf, tauchen im Unterboden und in Stoßdämpfern auf. Ihre Produktion ist bereits standardisiert, sie sind korrosionsbeständig, aber schwerer als mit Kohlefaser verstärkte Kunststoffe und weniger steif.

… oder mit Kohlenstofffasern

Blieben noch kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe, kurz Karbon. Die in Kunststoffe eingebrachten dünnen Kohlenstofffasern nutzt man für Karosserie und Felgen. Sie sind extrem leicht, hochstabil, größere Bauteile können aus einem Stück gefertigt werden, wodurch Konstruktionsdauer und -kosten sinken. Aber ihre Herstellung kostet viel und noch ist keine Wiederverwertung möglich.