Intelligente Koexistenz

München. Leichtbau ist in der Automobilbranche ein alter Hut. Schon 1913 fertigte NSU den 8/24, dessen Karosserie komplett aus Aluminium bestand. Doch dann geriet der kostspielige und schwierig zu verarbeitende Werkstoff in den Hintergrund – lange Zeit war es einfacher, wachsende Fahrzeuggewichte mit immer mehr Motorleistung zu kompensieren. Dass dieser Weg spätestens mit der Elektrifizierung des Automobils in eine Sackgasse führt, hat die Industrie inzwischen erkannt – mit enormen Folgen für Materialforschung, -einsatz und -verarbeitung.

Die Autobranche ist inzwischen einer der größten Kunden für Hightech-Kunststoffe. Vor 30 Jahren lag deren Anteil im Auto noch bei sieben Prozent, heute sind es 20 – Tendenz steigend. Hightech-Kunststoffe können enorm viel: Sie sind bei gleicher Festigkeit um bis zu 20 Prozent leichter und kaum teurer als Alu. Zudem können sie kostengünstig viele Funktionen integrieren und korrodieren nicht, was den teuren Rostschutz erübrigt. Auch Aluminium-Pionier Audi hat längst erkannt, dass nur durch die Integration moderner Kunststoffe weitere Potenziale aus Alu und Stahl herausgekitzelt werden können.

Deutlich wird der Technologiewandel an den vielen Umbenennungen des einstigen Aluminium- Zentrums von Audi in Neckarsulm: 2003 wurde es in Aluminium- und Leichtbauzentrum (ALZ) umgetauft, 2009 in Leichtbauzentrum. Zuletzt kam dort 2010 ein gesondertes Technikum für faserverstärkte Kunststoffe (FVK) dazu. „Das richtige Material am richtigen Ort für die optimale Funktion“, lautet seither das Motto bei Audi. Das Ziel: eine intelligente Koexistenz aller verfügbaren Technologien.

Vor drei Jahren hat sich die branchenweite Suche nach innovativen Leichtbaukonzepten nochmals beschleunigt. Grund dafür ist der Beginn des Elektrozeitalters. Die Rechnung ist einfach: Pro eingesparten 100 Kilogramm sinken die CO2-Emissionen um rund 13 Gramm pro Kilometer oder um 0,3 bis 0,5 Liter Sprit – ein gewichtiges Argument im Kundengespräch und beim Dialog mit den weltweiten Regulierern, die immer geringere Flottenverbräuche einfordern. „Wir erleben derzeit einen Wettbewerb der Werkstoffe in der Automobilbranche.

Und das ist sehr gut so, das treibt die Innovationen voran“, sagt Hartwig Meier, Leiter der Produktentwicklung in der Lanxess-Sparte Semi-Crystalline Products. Ob Stahlblech, Aluminium, Magnesium, Kunststoff oder eine Hybridlösung, für jede Anwendung gebe es eine optimale Lösung, betont Meier. So vehement sei der Ruf der Autobranche nach Leichtbau, dass man inzwischen um Gewichtsreduzierungen im Bereich von zehn Gramm pro Bauteil ringt.

Die besten Leichtbau-Werkstoffe sind allerdings wertlos, wenn sie nicht großserientauglich verarbeitet werden können und wenn ihre Herstellung mit hohen Emissionen verbunden ist. So belastet heute die Herstellung von einem Kilogramm Stahl die Umwelt mit zwei bis sechs Kilogramm CO2-Äquivalenten. Beim Aluminium auf Bauxit-Basis sind es schon mehr als 20 Kilogramm CO2-Äquivalente, bei Magnesium zwischen 17 und 40 und bei Kohlenfaserstoffen gar 30 bis 40 Kilogramm. Das muss aber nicht so bleiben. Materialforscher rechnen damit, dass die Belastung bei der Aluminium-Verarbeitung noch um 40 Prozent gesenkt werden kann, bei Magnesium und Kohlenfaser um mehr als die Hälfte.

Auch kostengünstige Technologien zur Großserienfertigung der neuen Werkstoffe sind noch Mangelware. Audi, Lanxess, Krauss- Maffei, Jacob Plastics sowie Bond Laminates haben sich deshalb zu dem staatlich geförderten Projekt „SpriForm“ vereint. Ziel ist es, die Vorteile der beiden Verfahren Spritzgießen und Thermoformen in einem wirtschaftlichen Prozess zusammenzufassen. „Nur durch großseriennahe Technologien lassen sich Faserverbunde für Leichtbauanwendungen kostengünstig herstellen“, sagt Lothar Kroll, Leiter der Professur für Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung an der Technischen Universität Chemnitz. Um dieses Zukunftsthema dreht sich am 29. und 30. Juni auch das Innovationsforum „ThermoComp“ an der TU Chemnitz.