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24.10.2011

11:08 Uhr

Polycarbonat-ABS-Blend

Neuer Kunststoff soll Autos leichter machen

Quelle:mid

Kunststoffe im Karosseriedachbereich sind wegen der Bruchgefahr ein heikles Thema. Jetzt hat Bayer Material Science, weltweit einer der größten Polymer-Unternehmen, hat einen neuen Werkstoff entwickelt.

In dem Klappdach des aktuellen Mercedes SLK kommt der neue Kunststoff bereits zum Einsatz. PR

In dem Klappdach des aktuellen Mercedes SLK kommt der neue Kunststoff bereits zum Einsatz.

DüsseldorfDas künstliche Zaubermaterial, das eine hohe Oberflächenqualität, genaue Maßbeständigkeit und extreme Bruchsicherheit garantieren soll, hat den kryptischen Namen: Polycarbonat-ABS-Blends. Seine Bewährungsprobe im Serieneinbau hat es schon überstanden: im neuen Mercedes SLK. Beim elektrohydraulischen Vario-Dachsystem kommt es zum Einsatz.

Crash-Untersuchungen, bei denen weitere Anwendungen im Dachbereich auf deren Sicherheit hin getestet wurden, bestätigen auch bei einem größeren Flächeneinsatz eine hohe Energieaufnahme und durchweg keine Bruchgefahr. "Die Bruchsicherheit leitet sich aus der hohen Materialzähigkeit ab, die auch in der Kälte bei extremen Minustemperaturen erhalten bleibt", erklärt Stefan Schulten, Leiter des Segments Exterior im Automotive Team bei dem Bayer-Unternehmen.

Karbon, schwarze Magie im Autobau?

Was ist Karbon?

Mit Karbon bezeichnet man in der Automobilherstellung Bauteile, die aus industriell hergestellten Fasern kohlenstoffhaltiger Ausgangsmaterialien stammen. Dabei ist die einzelne Faser zehnmal dünner als ein menschliches Haar. Karbonfasern haben dennoch eine hohe Zugfestigkeit. Um sie für den Einsatz im Fahrzeugbau zu veredeln, müssen die Stränge erst oxidiert und dann bei 1.500 Grad Celsius karbonisiert werden. Für den automobilen Einsatz werden sie anschließend mit Siliciumcarbid kombiniert. Aus den Fasern werden maschinell Gewebe geflochten, rund 500.000 Fasern können dabei pro Quadratzoll ineinander verflochten sein. Diese Gewebematten werden in mehreren Lagen übereinander zu Bauteilen z.B. im Autoklav-Verfahren bei ca. 150 Grad gebacken. Zur Anwendung kommt im Autobau auch verstärkt CFK, das ist kohlefaserverstärkter Kunststoff.

Was sind die Vorteile?

Karbon ist hochfest und sehr leicht. Im BMW M3 spart ein Karbondach fünf Kilo Gewicht an einer für den Fahrzeug-Schwerpunkt relevanten Stelle ein. Beim getunten Mini Cooper S bringt eine Karbon-Motohauben-Diät schon 20 Kilo. Karbon absorbiert außerdem z.B. bei einem Auffahrunfall als Bauteil extrem viel Energie, deswegen wird es bevorzugt im Rennsport eingesetzt. Das Material kann in fast jede beliebige Form gepresst bzw. gebacken werden und es rostet nicht. Bei künftigen Elektroautos ist es wichtig, die Karosserien leichter zu machen, da die Batterien sehr schwer sind.

Warum ist die Herstellung so teuer?

Ein Beispiel: McLaren und Mercedes haben extra für die Produktion des Kofferraumdeckels des SLR Roadsters ein Pressverfahren entwickelt, bei dem die Herstellung von Karbonteilen kaum noch länger dauert als die von Stahlelementen. Doch müssen andere Komponenten mit dem Skalpell ausgeschnitten und aus bis zu 20 Schichten modelliert werden, bevor sie im so genannten Autoklaven bei bis zu 150 Grad unter hohem Druck wie im Schnellkochtopf gebacken werden. Bis zu 20 Stunden für ein Bauteil sind dabei keine Seltenheit. Daher würde eine A-Klasse aus Karbon mindestens doppelt so viel kosten wie eine herkömmliche - und hätte trotzdem keine Chance auf eine Serienfertigung: Die erforderlichen Stückzahlen sind bislang in der Karbon-Fertigung einfach nicht möglich.

Nachteile im Fahrzeugbau

Karbon ist durch die aufwendige Herstellung sehr teuer. Ein Nachteil für den Einsatz im Straßenverkehr ist die Eigenschaft des Materials, bei einem Unfall unkontrolliert zu zersplittern. Die teils sehr scharfen Kanten können zu schweren Verletzungen bzw. Beschädigungen führen. Außerdem kann Karbon nicht einfach repariert werden, - etwa durch schweißen, spachteln, schrauben -, was in jedem Fall einen (teuren) Austausch eines beschädigten Bauteils nötig macht. Dazu kommt die noch ungelöste Frage des Recyclings.

Das unverstärkte Material werde wegen seiner besonderen Temperaturformbeständigkeit auch den hohen Wärmeanforderungen an horizontale Karosseriebauteile gerecht. Über 120 Grad Celsius wären kein Problem. Dazu komme, dass sich das neue Material leicht und großflächig verbauen lässt. Ein weiterer, nicht zu unterschätzende Vorteil sei die problemlose Lackierbarkeit, denn horizontale Dachelemente sollen sich in der Wagenfarbe zu anderen Karosserieteile nicht unterscheiden – und das dauerhaft und unabhängig von Witterungseinflüssen.

Das Problem der Lackierbarkeit ist beim Dach des SLK nur teilweise gegeben. PR

Das Problem der Lackierbarkeit ist beim Dach des SLK nur teilweise gegeben.

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