Daimler will Kohlefaser ab 2012 in Serie bringen

Stuttgart. Daimler will den Leichtbau gezielt vorantreiben und setzt dabei auf einen stärkeren Einsatz von kohlefaserverstärkten Kunststoffen (CFK). "Die CFK-Technologie haben wir konzernweit inzwischen in vielen Bereichen in Serienanwendung. Ab 2012 werden wir weitere CFK-Bauteile einfließen lassen", stellte Bharat Balasubramanian, Leiter der Daimler-Konzernforschung und Vorentwicklung auf einer Veranstaltung des Stuttgarter Autoherstellers in Aussicht. Daimler verwendet CFK bislang in Nischenanwendungen wie dem Supersportwagen SLR, der in limitierter Auflage 2000 Mal verkauft wurde. Auch in Bussen wird CFK verwendet, im Unimog ist sogar die ganze Kabine aus diesem Material. "Wir arbeiten derzeit intensiv an der Weiterentwicklung der CFK-Technologie, vor allem mit dem Ziel, die heute noch hohen Kosten zu senken und einen breiteren Roll-out zu ermöglichen", so Balasubramanian im Gespräch mit der Automobilwoche.

Dafür kooperieren die Stuttgarter mit dem japanischen Faserhersteller Toray. Das börsennotierte Unternehmen ist laut eigenen Angaben mit einem Umsatz von 1.300 Milliarden Yen und einem operativen Gewinn von 40,1 Milliarden Yen der weltweit größte Faserhersteller. Dabei beherrschen die Japaner die komplette Wertschöpfungskette innerhalb der CFK-Technologie - bis hin zum Polymer-Rohmaterial. Gemeinsam mit Toray entwickelt Daimler ein Fertigungsverfahren namens Resin Transfer Moulding. Dabei werden die Kohlefasern in einer Presse mit dem Harz verbacken. "Während dies heute noch relativ lange dauert, wollen wir die Taktzeiten auf wenige Minuten drücken und dadurch die Kosten um den Faktor fünf verringern", erklärt Balasubramanian. In spätestens drei Jahren dürfte dies nach seiner Einschätzung erreicht sein und damit die wirtschaftliche Serienfertigung für Baureihen mit 25.000 bis 30.000 Einheiten pro Jahr ermöglichen - zum Beispiel im CL, SLK und CLS. "Wir wollen dann eine eigene CFK-Produktion in Baden-Württemberg aufbauen", so der Daimler-Forscher weiter. Bis das Verfahren in die Großserienfertigung gehen könne, werde es noch etwas dauern.

Auch andere deutsche Hersteller arbeiten am verstärkten Einsatz der kohlefaserverstärkten Kunststoffe: BMW will die komplette Fahrgastzelle des Megacity Vehicle, das 2013 auf den Markt kommt, aus diesem neuen Material. Dabei arbeiten die Münchner mit dem Anbieter SGL Carbon zusammen. Konkurrent Audi startet noch in diesem Jahr ein Entwicklungszentrum für faserverstärkte Kunststoffe in Neckarsulm.

Durch den Einsatz von CFK will Daimler das Gewicht von Bauteilen um 50 Prozent gegenüber Stahl und um 30 Prozent gegenüber Aluminium reduzieren. Beispiel: Das Gewicht einer Rohkarrosse aus Stahl sinkt dadurch von heute 350 kg auf dann 175 kg. "Wir werden aber weiter auf einen Mix aus verschiedenen Materialien setzen", betont Balasubramanian. Da CFK crashsicher ist, kann man es zum Beispiel nicht in Knautschzonen einsetzen. Durch die Gewichtsreduzierung sinkt nicht nur der Kraftstoffverbrauch und steigt gleichzeitig die Fahrdynamik gegenüber den heutigen Fahrzeugen. Künftig lassen sich auch kleinere, noch sparsamere Motoren verwenden und sogar einfachere Bremsen verbauen.

Auch für den Herstellungsprozess des Fahrzeugs ergeben sich weitreichende Folgen: Die Kohlefaser dürfte das Blech und die traditionellen Bearbeitungsmethoden wie Schweißen und Nieten zu einem guten Teil verdrängen. Dabei wird nicht nur ein Blechteil eins zu eins durch ein Kohlefaser-Teil ersetzt. Während komplexe Blech-Komponenten nur durch das Zusammenfügen von mehreren Teilen gebaut werden können, ist es bei der Kohlefaser-Produktion möglich, sich solche Teile aus einem Stück zu backen. Die großen Presswerke mit den sehr teuren Presswerkzeugen können also verkleinert werden. Im Rohbau wird viel weniger geschweißt und stattdessen geklebt. Die Korrosionsvorbehandlung durch die Kathodische Tauchlackierung (KTL) vor dem eigentlichen Lackiervorgang kann wegfallen. Auch im Reparatur- und Aftersalesgeschäft sind durch das neue Material zwangsläufig neue Methoden und Werkzeuge erforderlich.