Natürliche Perspektiven fürs Interieur

München. Nachwachsende Rohstoffe im Fahrzeuginterieur sind zwar nicht neu, aber die Zulieferer entwickeln stetig neue Ideen, um den leichten Werkstoffen neue Anwendungsfelder zu eröffnen. Der US-Interieurspezialist IAC Group setzt beispielsweise bereits seit mehr als 30 Jahren solche Materialien ein. Typische Anwendungsgebiete sind dort Türverkleidungen, Seiten- und Kofferraumverkleidungen, Hutablagen, Sitzrückenverkleidungen oder Träger für Instrumententafeln, aber auch Säulenverkleidungen. Die Kombination von Flachs und Kunststoff wurde zum Beispiel zum ersten Mal in der C-Säulenverkleidung des Mercedes CLK des Modelljahres 1997 eingesetzt.

Alain Choquet, Senior Marketing Manager bei Visteon Interior Systems, verweist darauf, dass die Automobilindustrie sich schon seit einigen Jahren verschiedener erneuerbarer Materialen bedient. Etwa Naturfasern zur Verstärkung von Polypropylen. Des Weiteren würden bei einigen Duroplasten bereits Öle aus nachwachsenden Rohstoffen anstelle ihrer fossilen Entsprechungen genutzt werden. "Dennoch bilden erdölbasierende Granulate für einen Großteil der Automobilbauer weiterhin die Grundlage jeder Materialstrategie. Erst einige wenige Fahrzeughersteller haben Versuche mit alternativen Rohstoffen auf rein biologischer Basis begonnen“, so Choquet.

Gemeinsam mit Partnern habe Visteon das Material "Gaialene“ entwickelt, das auf Weizenfasern basiert. Dieses Material ist durch Einbettung in die Polypropylen-Matrix schrittweise in der Lage, Polypropylen oder Polykarbonate signifikant zu reduzieren beziehungsweise zu ersetzen. Typische Anwendungsgebiete für derartige Materialien sind Türinnenverkleidungen und Innenablagen, Luftkanäle oder Komponenten zur Geräuschdämmung im Fahrzeuginnenraum.

Auch der französische Zulieferer Faurecia setzt nachwachsende Rohstoffe in vielfältiger Weise im gesamten Fahrzeuginnenraum ein. Dies betrifft die Geschäftsbereiche Innenraumsysteme und Autositze. Im Bereich Innenraumsysteme werden beispielsweise Cockpits und Türverkleidungen aus Verbundstoffen mit einem großen Anteil nachwachsender Rohstoffe produziert. "Typische Rohstoffe sind Holzfasern, Flachs, Sisal, Hanf und Kenaf“, erklärt Jose Mocholi, Experte für Natural Fibers bei Faurecia Innenraumsysteme im spanischen Valencia.

Faurecias Produktreihe LignoLight, LignoFlex und LignoEco wird für Dekorationszwecke im Innenraum verwendet. Sie besteht aus natürlichen und nachwachsenden Rohstoffen, die nicht nur leicht sind, sondern auch nur soviel CO2 freisetzen, wie sie beim Wachstum gebunden haben, erläutert Mocholi. Bei den beiden erstgenannten Produkten wird die Oberfläche noch mit Häuten oder Leder veredelt, während dies bei LignoEco schon nicht mehr erforderlich ist. "Faurecia hat eine Technik entwickelt, mit der allein durch den Einsatz pflanzlicher Materialien schon eine ansprechende Oberfläche geschaffen werden kann“, erläutert Mocholi.

Der Geschäftsbereich Innenraumsysteme hat auch ein eigenes Produktionsverfahren entwickelt, um Polypropylenteile mit Hilfe von Naturfasern zu verstärken. Mit dem sogenannten NAFI-Prozess (Natural Fibre for Injection) wird die bisher übliche Glasverstärkung ersetzt. Hierbei injiziert Faurecia Materialien auf Naturfaserbasis, beispielsweise in Instrumententafel-Einsätze. Bei Sitzen werden vor allem Bezugsmaterialien aus Leder und Stoffe mit Baumwollanteil eingesetzt.

Auch bei der Dräxlmaier Group hat man sich schon frühzeitig mit dem Einsatz nachwachsender Rohstoffe in der Interieurproduktion beschäftigt und bereits Ende der 1990er Jahre Naturfaser basierte Produkte für das Fahrzeug-Interieur etwa für Türverkleidungen entwickelt und produziert. "Inzwischen haben wir unsere Technologie so weiter entwickelt, dass wir die eingesetzten nachwachsenden Rohstoffe auch sichtbar machen können“, erklärt Isabella Schmiedel, Leiterin Technologie- und Innovationsmanagement Interieur bei den Bayern. Sind die Interieur-Komponenten aus Naturfasern heute noch immer mit Dekoroberflächen kaschiert und somit überdeckt, "können sie in naher Zukunft nur noch mit einer hauchdünnen Folie überzogen und somit sichtbar werden“, so Schmiedel.

"Zum Einsatz kommen die Naturfasern bei uns als Träger für Türverkleidungen, kaschierte Türmittelfelder und als Träger für Türverkleidungen, kaschierte Türmittelfelder und als Träger für harte und weiche Armlehnen“, erläutert Werner Klusmeier, Manager für Prozessinnovationen bei Johnson Controls Automotive Interiors. Dabei sieht er den Schwerpunkt bei den Naturfasern bei den Bastfasern (Flachs, Hanf, Kenaf), wenn sie kaschiert werden. "So kombinieren wir formbare Matten aus Bastfasern mit Polypropylen, erhitzen sie und verpressen diese anschließend in einem Werkzeug mit niedriger Tempeatur“, erklärt Klusmeier.

Das Oberflächenmaterial kann klebstofffrei in einem einstufigen Verfahren aufgebracht werden. "Der Naturfaseranteil beträgt 50 Prozent und gewährleistet Preisstabilität im Vergleich zu fossilen Rohstoffen“, so Klusmeier. Ein aktuelles Beispiel für eine innovative Türverkleidung aus Naturfasern sieht er in der Türverkleidung für Limousine und Touring des neuen BMW 3er. "So haben wir bei den nicht sichtbaren Elementen der Türverkleidungen nachwachsende und damit besonders umweltverträgliche Rohstoffe eingesetzt. Die Türverkleidung besteht aus einem Naturfaser-Träger, der direkt mit Kunststoff hinterspritzt wird. Durch dieses innovative Produktionsverfahren wird das Bauteil um 20 Prozent leichter als herkömmliche Komponenten. Wir wurden für unsere Türverkleidung aus Naturfasern sogar kürzlich von der Society of Plastics Engineers (SPE) Central Europe mit dem ersten Platz ausgezeichnet“, so Klusmeier.

Doch wohin geht die Reise bei den nachwachsenden Rohstoffen? "Zukünftig werden nachwachsende Rohstoffe weiterhin als Leichtbauträger, aber auch für sichtbare Designelemente und für hybride Strukturbauteile eingesetzt, also in einer Kombination aus faserverstärkten Deckvliesen und spritzgegossenen Kunststoffen“, erläutert IAC-Manager Schweindl. Als Faserverstärkungen können dabei unter anderem Natur-, Synthetik-, Basaltfaser und Carbon zum Einsatz kommen.

"Die klare Forderung nach Reduzierung von Fahrzeuggewicht ist heute wie auch in Zukunft von großer Bedeutung bei der Festlegung der Materialstrategie“, ist Choquet von Visteon Interior Systems überzeugt. Spritzgussgeeignete Substrate aus nachwachsenden Rohstoffen weisen verglichen mit Substraten auf fossiler Basis allerdings ein höheres spezifisches Gewicht auf. "Es existieren dennoch einige viel versprechende Ansätze der Kombination beider Materialtypen“, so Choquet. Zudem sei auch der Ersatz von Glasfasern durch leichtere Natur- oder Holzfasern zur Verstärkung von Polypropylen denkbar.

Bei Faurecia wird bei der Entwicklung umweltfreundlicher Materialien zweigleisig gefahren. Zum einen entwickeln die Franzosen Verbesserungsmöglichkeiten für bestehende Materialien. Zum anderen erforscht der Zulieferer weitere Materialien, um neue nachwachsende, recycelte und recycelbare Materialien im Fahrzeuginnenraum einzuführen und so vermehrt nachhaltige Produkte zu entwickeln.

"Derzeit verzeichnen wir vor allem bei Türverkleidungen wachsendes Interesse. Zeichen dafür sind immer häufigere Anfragen sowie die Aufnahme von Gewichtszielen im Lastenheft“, erklärt Dräxlmaier-Managerin Schmiedel. Denkbar sei der Einsatz nachwachsender Rohstoffe aber auch für Interieur-Komponenten wie beispielsweise Instrumententafeln. Bezüglich der Materialien setzen die Bayern derzeit auf Flachs, Hanf und verstärkt auch auf Fasern der juteähnlichen Kenafpflanze. "Kenaf bietet wegen der feinen Fasern die Möglichkeit, dünnere Dekore applizieren zu können und weist auch in der Ökobilanz Vorteile auf“, erklärt Schmiedel.

Der Zulieferer Johnson Controls, der sich zu den Pionieren bei der Großserienfertigung von Carbon-Teilen in der Automobilindustrie zählt, setzt heute sein Know-how auch auf dem Gebiet der Naturfaser-Prozesstechnologie für die Serienherstellung von ultraleichten Karosserieteilen aus Carbonfaser verstärkten Kunststoffen ein. "Bislang war die Herstellung der sehr leichten Carbon-Komponenten mit hohem Aufwand und einem erheblichen Anteil von Handarbeit verbunden“, erläutert Klusmeier. "Möglich macht dies unser innovativer Produktionsprozess, der auf einem Nasspressverfahren basiert, das wir seit 2003 zur Herstellung von Natufaser-Komponenten für den Fahrzeuginnenraum einsetzen.“

Bei dem nun adaptierten Verfahren wird eine aus Harz vorgetränkte Matte aus Carbonfasern zwischen die Formwerkzeuge gelegt und dann verpresst. Das überflüssige Harz entweicht während des Pressvorgangs am Formrand. Dies ermöglicht eine sehr hohe Faserdichte in den Karosserieteilen. "Wir beliefern einen namhaften deutschen Automobilhersteller mit diesen innovativen Carbon-Komponenten.“ Als nächste Schritte für den Einsatz von Naturfasern sieht der Zulieferer die weitere Prozessoptimierung im Hinblick auf Leichtbau, Prozessintegration und die Kombination unterschiedlicher Fasern (Kenaf, Hanf, Flachs) untereinander und mit synthetischen Fasern, um die physikalischen Eigenschaften wie beispielsweise Wärmebeständigkeit und Steifigkeit weiter zu erhöhen.

IAC sieht die Stärken nachwachsender Rohstoffe ganz klar im geringen Gewicht, einer hohen Nachhaltigkeit (neutrale CO2-Bilanz) und den Materialeigenschaften, wie gute mechanische Kennwerte oder das Bruch- beziehungsweise Crashverhalten.

"Während andere Industriezweige dem Kunden bereits deutlich größere Kaufanreize in Verbindung mit grünen Technologien bieten können, unterliegt die Automobilindustrie weiterhin dem Diktat des günstigsten Preises“, bedauert Visteon-Manager Choquet. Daher sei die Verwendung erneuerbarer Materialien heute noch zu teuer, "als dass ein Durchbruch dieser Technologien auch hinsichtlich einer positiven Entwicklung der Absatzzahlen zu erwarten wäre“. Jedoch wird sich aufgrund der Endlichkeit fossiler Ressourcen die Nachfrage und Nutzung konstant zur Verfügung stehender Rohstoffe ab dem Moment steigender Erdölpreise enorm verstärken“, prognostiziert Choquet.

Faurecia-Manager Mocholi sieht die Automobilindustrie vor zwei Herausforderungen: Zum einen sei die Verringerung des Fahrzeuggewichst eine der wichtigsten Stellschrauben für die Verbesserung der Ökobilanz des individuellen Kraftverkehrs. Eine zweite Stellschraube sieht er in der Wiederverwertbarkeit des Fahrzeugs. Die Gesetzgebung der EU verlange, dass Neufahrzeuge ab 2015 zu 95 Prozent recycelbar sein sollen.

Nachwachsende Rohstoffe würden dem Zulieferer helfen, diese Ziele zu erreichen: Das Gewicht einer Türverkleidung kann so beispielsweise um bis zu 30 Prozent reduziert werden. "Wie das in der Realität aussehen kann, zeigt unser Konzept Light Attitude, mit dem wir das Fahrzeuggewicht um bis zu 30 Kilogramm verringern können. Aktuell planen wir auch ein Green Attitude-Konzept, bei dem nachwachsende Rohstoffe im Mittelpunkt stehen werden“, erläutert Mocholi.

"Eine unschlagbare Stärke ist natürlich die erzielbare Gewichtsreduktion, die wir beim Einsatz von Naturfasern realisieren“, so Klusmeier. Er ist davon überzeugt, dass die Bedeutung von nachwachsenden und umweltverträglichen Rohstoffen auch zukünftig weiter zunehmen wird. Doch auch im Hinblick auf die Sicherheit betont er, dass alle Naturfaserstoffe in der Regel nicht splittern, keine scharfen Kanten haben und ein gutes Crash-Verhalten zeigen.

Doch nachwachsende Rohstoffe haben auch Nachteile. " Die größte Schwäche ist, dass natürliche Materialien für Veränderungen der Temperatur und Luftfeuchtigkeit anfälliger sind. Unsere Forschung und Entwicklung arbeitet stetig daran, die bestmögliche Versiegelung bei gleich bleibender Recyclingfähigkeit zu entwickeln“, so Mocholi.

"Sollten Umweltkatastrophen wie Dürre, Erdbeben oder Überschwemmungen eintreten, könnte die Verfügbarkeit dieser Rohstoffe eingeschränkt sein. Als Folge davon würden die Preise deutlich steigen“, warnt Dräxlmaier-Managerin Schmiedel. Zudem werde am geringeren Integrationspotenzial der Naturfaserwerkstoffe im Vergleich zum Spritzguss gearbeitet. "Prozesstechnische Entwicklungen werden hier mittelfristig diesen Nachteil verringern“, ist sie überzeugt.

Klusmeier verdeutlicht, dass Naturfasern zwar global verfügbar seien und es in Europa auch keinen Engpass gebe, "aber leider finden wir überall sehr unterschiedliche Qualitätsstandards vor“. In diesem Zusammenhang verweist er auf unterschiedliche Anbaumethoden in den verschiedenen Regionen Europa, China und den USA. "Um sicherzustellen, dass uns auch global überall die gleiche Qualität von Naturfasern zur Verfügung steht, arbeiten wir derzeit verstärkt daran, Rezepturen, Sepezifkationen und Prozesse anzugleichen“, erläutert Klusmeier.