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15.04.2003

06:00 Uhr

SGL entwickelt neue Produktionstechnik für Verbundfasern

Industrie setzt verstärkt auf Carbonfasern

Von[Von JENS KÖHNEN

Nur langsam ersetzt die teure Carbonfaser klassische Materialien. Doch steigende Anforderungen im Fahrzeugbau und effizientere Herstellverfahren könnten dem Wunderstoff zum Durchbruch verhelfen.

FRANKFURT/M. Immer häufiger ersetzen Verbundstoffe auf Basis moderner Carbonfasern klassische Materialien wie etwa Metall. Der Grund: Die bislang verwendeten Werkstoffe sind den wachsenden Anforderungen etwa an das Gewicht oder die thermische Belastung nicht mehr gewachsen. "Das Thema der Zukunft lautet ,metal replacement?, also der Ersatz klassischer Materialien dort, wo diese an ihre technologischen Grenzen stoßen", umschreibt Jan Verdenhalven, Geschäftsführer der SGL Carbon Technologies GmbH, die Situation.

Doch der Wunderstoff hat einen Nachteil: Er ist teuer. Hoch veredelte Carbonfaser-Verbundwerkstoffe können bis zu 1000 Euro je Kilo kosten - ein Vielfaches des Stahlpreises. Das hat die weite Verbreitung der Carbonfaser- Werkstoffe bislang behindert. Eine neue Produktionstechnik, an der der Wiesbadener Carbon-Spezialist SGL Carbon arbeitet, könnte jetzt für einen Durchbruch sorgen.

Bislang werden Verbundwerkstoffe aus Carbonfasern sehr aufwendig hergestellt. Ausgangsstoff ist eine weiße Acrylfaser, wie sie auch in Kleidern eingesetzt wird. Die Fasern werden durch mehrere Öfen mit ansteigender Temperatur (250 bis 1500 Grad) geführt. Dabei verflüchtigen sich alle Nicht-Kohlenstoffe - oder sie werden in Kohlenstoff umgewandelt. Das Resultat ist eine sehr leichte und feste schwarze Faser. Ein weiterer Pluspunkt ist die hohe Temperaturbeständigkeit. Die einfache Formel lautet: Die Temperatur, mit der die Fasern hergestellt werden, halten sie auch im späteren Betrieb aus.

Kann der erste Schritt noch weitgehend automatisiert auf großen Fertigungsstraßen ablaufen, ist die weitere Verarbeitung sehr aufwendig. Um aus den Fasern Komponenten etwa für den Fahrzeug- oder Flugzeugbau zu machen, müssen sie zu Carbon-Matten verwoben werden sie mühsam weiter verarbeitet werden. Diese Gewebeteile aus Carbonfasern werden. Diese müssen von Hand auf Formen gelegt, mit Harz bestrichen und wieder erhitzt werden. "Das verursacht 30 bis 40 Prozent unserer Kosten. Wir haben bei Carbonfasern einfach noch keine industriellen Fertigungstechniken wie die Stahlbranche", sagt SGL-Manager Verdenhalven.

Das soll sich ändern. Noch hält sich SGL mit Details zur neuen Produktionstechnik zurück. Nur so viel lässt sich Verdenhalven entlocken: Künftig sollen die Faserbahnen nebeneinander gelegt und mit speziellen Faserfäden fest zu Matten verbunden werden. Das zeitraubende "Weben" der Fasern wird dadurch erheblich beschleunigt. "Wir sind sicher, dass wir die gleiche Stabilität wie bei den klassischen Gewebestrukturen erreichen", ist Verdenhalven zuversichtlich.

Funktioniert die neue Technik, dürfte das der Carbonfaser einen entscheidenden Schub geben. Nicht nur die Kosten würden sinken, die Hersteller könnten auch weitaus mehr Werkstoffe herstellen, was weitere Preisnachlässe zur Folge hätte.

Die Nachfrage nach den modernen Materialien scheint jedenfalls vorhanden zu sein. Einer Untersuchung des US-Innenministeriums zufolge wächst der Anteil der modernen Werkstoffe, zu denen Verbundfasern gehören, am gesamten Material kontinuierlich. Im Jahr 2010 soll er bereits über 40% erreichen. Bereits heute gibt es zahlreiche Beispiele für den Einsatz solcher Verbundwerkstoffe aus Carbonfasern. So werden in den neuesten Militärflugzeugen, dem Kampfflieger F22 sowie dem Boeing-Militärtransporter C

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