Dank der steigenden Nachfrage nach Carbongewebe und rationalisierter Produktionsprozesse verfiel der einst horente Preis von Kohlefaserverbundwerkstoffen (CFK) auf heute 20 Euro je kg. Doch nicht nur der Preis für das Ausgangsmaterial ist in den letzten Jahren stark gesunken, auch die Herstellung von CFK-Bauteilen ist sehr viel kostengünstiger geworden. Den Ausgangspunkt der CFK-Produktion bilden thermoplastische Textilfasern aus Polyacrylnitril. In einem mehrstufigen Prozess unter verschiedenen Temperatur- und Druckverhältnissen wandeln sie sich in Kohlenstofffasern mit einer stabilen Graphitstruktur um. Es entstehen dabei sehr dünne Fasern (Filamente) mit einem Durchmesser von lediglich 0,003 bis 0,007 mm, die danach zu einem Bündel (Roving) zusammengefasst werden. Dieser auf Spulen gewickelte, aus 1.000 bis 50.000 Einzelfasern gebünbelte Carbonfaden bildet das Ausgangsmaterial für die weitere Herstellung der Bauteile. Ein Bauteil aus CFK ist rund 50 % leichter als ein vergleichbares aus Stahl und 30 % leichter als eines aus Aluminium. Gleichzeitig ist der Werkstoff elektrisch leitfähig, resistent gegen Korrosion, Säuren sowie organische Lösungsmittel und zudem verformt er sich auch bei hohen Temperaturschwankungen kaum. Während sich Bauteile aus GFK bei einem Unfall unkontrolliert verformen und so keinen verwertbaren Beitrag zum Unfallschutz leisten, verfügt der Kohlefaserverbundwerkstoff über tauglichere Eigenschaften. Laut Aussage der BMW-Werkstoffspezialisten besitzt CFK eine beeindruckende Fähigkeit zur Energieabsorption. Karosseriekomponenten aus CFK sind nicht nur sehr leicht, sondern zeigen darüber hinaus ein vorbildliches Crashverhalten. CFK ist damit das leichteste Material, das sich ohne Sicherheitseinbußen im Karosseriebau einsetzen lässt. Überschreiten die einwirkenden Kräfte die Festigkeitsgrenzen des Werkstoffes, trennt sich der Faserverbund kontrolliert in seine einzelnen Bestzandteile auf. Der Einsatz von CFK-Bauteilen ist bei BMW im Prinzip nichts Neues. Doch das zukünftig benötigte Volumen sprengt die heutigen Dimensionen, denn die produzierten CFK-Fasern sollen in dem für 2013 geplanten Megacity Vehicle in Großserie zum Einsatz kommen. Bei diesem in seiner Konzeption neue Wege gehenden Elektrofahrzeug versprechen sich die Konstrukteure eine Gewichtsersparnis von rund 100 bis 200 kg - dann wäre das Mehrgewicht der Batterien ausgeglichen. Das vollelektrisch angetriebene Megacity Vehicle wird aus zwei horizontal getrennten, unabhängigen Modulen bestehen. Dabei setzt BMW bei der Karosserie komplett auf den Werkstoff CFK. Das Chassis ('Drive'-Modul) des Elektromobils integriert die Batterie, den Antrieb sowie die für die Unfallsicherheit relevanten Strukturen. Die aufgesetzte Karosserie ('Life'-Modul) wird erstmals bei einem Serienfahrzeug hauptsächlich aus einer hochfesten und sehr leichten Fahrgastzelle aus CFK bestehen. Gerade solange die unbefriedigende Reichweite der per Batterie betriebenen Elektroautomobile der zentrale Punkt dieswer neuen Fahrzeug-Art bleibt, ist der Einsatz von leichten CFK besonders sinnvoll. Ob oder in welchem Umfang CFK zukünftig Stahl als Werkstoff im Autobau verdrängen wird, kann heute noch nicht seriös beantwortet werden.
Leicht, schwarz, sicher. CFK als zukünftiger Karosseriewerkstoff
Light, black, safe. Carbon fiber reinforced plastics as future car body material
Krafthand ; 84 , 10 ; 34-36
2011
3 Seiten, 4 Bilder
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
Anwendung im Fahrzeugbau , CFK (carbonfaserverstärkter Kunststoff) , Fahrzeugbaukörper , Polyacrylnitril , Werkstofftechnik , Roving , Gewichtseinsparung , Elektroauto , GFK (glasfaserverstärkter Kunststoff) , Crash-Verhalten , Aufprallsicherheit , Energieabsorption , Leichtbauweise , Trend (Entwicklung) , technische Entwicklung , Stand der Technik , Modulbauweise
Leicht, schwarz, sicher - CFK als zukuenftiger Karosseriewerkstoff
Kraftfahrwesen | 2011
|IuD Bahn | 2005
Kraftfahrwesen | 2014
|Tema Archiv | 2005
|Sicher und leicht - kein Widerspruch
Kraftfahrwesen | 1999
|