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05.01.2012

14:29 Uhr

BMW, Audi, Mercedes

Die Zukunft des Autos liegt im Leichtbau

VonTino Andresen

Leichtbau gilt in der Autobranche gerade in Zusammenhang mit alternativen Antrieben als Schlüsseltechnologie. Die Unternehmensberatung McKinsey prognostiziert gewaltiges Wachstum. Was das für deutsche Autobauer bedeutet.

Ein Beispiel für Leichtbauweise unter Einsatz von Karbonfasern: der BMW i8 bei seiner Präsentation in den USA mit Schauspielerin Paula Patton. Reuters

Ein Beispiel für Leichtbauweise unter Einsatz von Karbonfasern: der BMW i8 bei seiner Präsentation in den USA mit Schauspielerin Paula Patton.

DüsseldorfDie Autobauer müssen den Anteil von Leichtbauteilen bis zum Jahr 2030 mehr als verdoppeln – auf zwei Drittel. Zu diesem Schluss kommt die Unternehmensberatung McKinsey in einer am Donnerstag veröffentlichten Studie. Der Leichtbaumarkt werde sich in diesem Zeitraum auf 300 Milliarden Euro wachsen, das ist mehr als eine Vervierfachung im Vergleich zum Jahr 2010.

Es gibt für die Autobauer zwei Hauptgründe, die höheren Kosten für Leichtbau in Kauf zu nehmen: der beispielsweise von der EU-Kommission vorgeschriebene reduzierte Ausstoß von Kohlendioxid (CO2) und als Ausgleich für die dadurch verursachte Gewichtszunahme der Antriebe. Denn rein elektrogetriebene Fahrzeuge wiegen rund eine Vierteltonne mehr als Autos mit herkömmlichem Verbrennungsmotor. „In Leichtbaukonzepte zu investieren ist besonders sinnvoll, wenn dadurch die Batteriegröße von Elektrofahrzeugen reduziert werden kann“, sagt McKinsey-Partner Nicolai Müller.

Wichtigster Leichtbauwerkstoff bleibt der Studie zufolge hochfester Stahl, dessen Anteil im Auto von 15 auf 40 Prozent steigen wird. Da die mit ihm verbundenen Mehrkosten überschaubar sind, wird er vor allem in Klein- und Mittelklassefahrzeugen zum Einsatz kommen.

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.

Am stärksten wachsen wird die Bedeutung von Karbonfasern, die bisher in der Autoindustrie nur sehr vereinzelt zum Einsatz kommen. Dieses Material ist heute fast sechsmal so teuer wie herkömmlicher Stahl. McKinsey erwartet aber, dass seine Kosten sich bis 2030 mindestens knapp halbieren werden oder sogar um bis zu zwei Drittel sinken könnten. Sie dürften dann vor allem im Segment der Luxuswagen eine Rolle spielen.

Kommentare (5)

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IRR

05.01.2012, 14:44 Uhr

Warum will man unbedingt am Elektroauto festhalten?
Warum macht man nicht einfach das Benzinauto etwas leichter, damit man dort weniger Sprit verbraucht?
Und eins ist klar, jedes elektronische Teil verbraucht auch Energie. An der Stelle will man anscheinend nichts einsparen. Vieles davon halte ich für unnütz.

wone

05.01.2012, 15:07 Uhr

Die Autos werden noch mehr auf edel und teuer getrimmt, sodaß in D nur noch die Hälfte der Autos verkauft werden können, damit sinkder Verbauch nicht je Auo sondern absolut durch Halbieren des Kfz-Bestandes
Damit haben wir dei ""DDR"" wieder >Hier die Autobesitzer, dort die Fahrradfahrer

aruba

05.01.2012, 15:42 Uhr

Guten Tag,.... Da Ich annehme dass alle drei Genannten in der Oberklasse nur das beste verwenden ist meine Meinung etwas Zweigeteilt. Der jetzige SL ist 160 kg schwerer als der neue den wir im Maerz sehen werden. Es dauert mindestens 10 Jahre bis wieder ein neuer SL vorgestellt wird. Die Entwicklunskosten sind gigantisch,... bei Porsche liegt die Sache gleich,.... der neue 991 ist um die 1450 kg schwer.... es wird wieder 6 bis 8 Jahre dauern bis ein neuer 911 erscheint. Nur bei BMW liegt es etwas anders, der 640 650 ist kein Kultauto jedoch wiegt er 2 Tonnen und scheut keinen Vergleich..... er ist nur kein SL und kein 911. Jedoch kostet es bedeutend weniger einen neuen BMW auf die Beine zu stellen als ein Kultauto. Aber mal ehrlich,... glauben Sie dass die Klientel die solche Autos kauft ueberhaupt weiss was Benzin kostet. Na,...? Nein Ich weiss nur dass wenn Ich tanke;... jedesmal so um die 100 Euro weg sind. Besten Dank

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