Carbon, der ultraleichte und dennoch stabile Werkstoff, kommt bisher in Serienfahrzeugen nur selten zum Einsatz – das Elektroauto BMW i3 ist da eher die Ausnahme. Experten trauen kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, kurz CFK, den Durchbruch zu – obwohl das Material ziemlich teuer ist.
„Der Trend geht grundsätzlich zum Leichtbau, dazu gehört auch CFK“, sagt etwa BMW-Sprecher Cypselus von Frankenberg. Carbon könne aufgrund seiner Festigkeit jederzeit steigenden Sicherheitsanforderungen gerecht werden – ohne das Gewicht des Fahrzeugs zu erhöhen.
Sicher spielen auch die schärferen CO2-Vorgaben eine Rolle beim Trend zu CFK, meint Professor Lutz Eckstein, Leiter des Instituts für Kraftfahrzeuge (IKA) an der RWTH Aachen. Denn leichte Autos brauchen weniger Sprit und stoßen somit auch weniger schädliche Klimagase aus. CFK ist um 20 Prozent leichter als Aluminium und nur halb so schwer wie Stahl.
In sogenannten Sekundäreffekten macht Klaus Drechsler, Professor am Lehrstuhl für Carbon Composites der Technischen Universität München, einen weiteren Vorteil von Kohlefaser aus: „Bei geringerer Fahrzeugmasse genügen kleiner dimensionierte Bremsen, und kleinere Motoren bringen die gleichen Fahrleistungen.“ Das komme vor allem der Reichweite von Elektroautos zu Gute: „Die Masse der Batterie ist ein Stück weit kompensierbar“, sagt Eckstein.
Werkstattbesuche bei Karosserieschäden allerdings werden mit Carbon teurer, da man „im Falle von CFK man ganze Teile ersetzt, um einen optimalen Faserverlauf zu bewahren. Die Reparatur ist zum Beispiel bei Stahl weniger komplex“, erläutert Eckstein.
Teure Handarbeit bald Geschichte?
Dass sich kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff bei Serienfahrzeugen noch nicht durchgesetzt hat, liegt an der Fertigung, die oft noch Handarbeit voraussetzt. „Der Herstellungsprozess ist energie- und kostenaufwendig“, sagt Professor Eckstein. Allerdings sieht er ein „hohes Optimierungspotenzial“. Es gebe bereits vielversprechende Ansätze für eine Automatisierung der Fertigung.
Professor Drechsler erwartet, dass sich die Werkstoffkosten für CFK in den nächsten fünf Jahren halbieren werden. Bei den Prozesskosten, die sowohl Fertigung und Logistik umfassen, sieht er sogar mögliche Einsparungen im Bereich von 90 Prozent. BMW meldet, die Kosten in den vergangenen zehn Jahren bereits um die Hälfte gesenkt zu haben. Momentan bauen die Münchner ihr Carbon-Werk in Moses Lake (USA) aus, um die Produktion hochzufahren. „Je mehr wir produzieren, desto stärker sinken die Kosten“, sagt BMW-Sprecher Frankenberg.