Leichtbau Carbonfasern erobern die Autowelt

Wie eine Zauberformel elektrisiert das Kürzel CFK - kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff - derzeit die Autowelt. Der besonders leichte und formstabile Werkstoff soll viele Zukunftsprobleme der OEMs lösen, denn das Fahrzeuggewicht muss runter. Kein Wunder, dass ein Gerangel um die wenigen CFK-Spezialisten eingesetzt hat.

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Heiß umworben wird mit der Wiesbadener SGL Group der derzeit einzige europäische Produzent von Carbonfasern. Mit dem überraschenden Einstieg von Volkswagen brüskierte kürzlich Europas größter Autokonzern die Großaktionärin Susanne Klatten und BMW. Die Münchner hatten schließlich schon vor eineinhalb Jahren die Nähe zu SGL gesucht und bauen mittlerweile ein Gemeinschaftsunternehmen für Carbonfasern an der US-Westküste.

Der Standort wurde gewählt, weil dort vergleichsweise billiger Strom aus Wasserkraft zur Verfügung steht. Einer der Kostentreiber beim bislang als teuer geltenden CFK ist der hohe Energieaufwand, der zur Produktion der Fasern und ihrer Weiterverarbeitung benötigt wird. Zudem muss der Sprung des bisherigen Elite-Werkstoffs in die Massenproduktion bewältigt werden. Hier treten die Automobilhersteller auf den Plan, die sich mit Prozesstechnik auskennen. „Die automobile Serienfertigung ist derzeitig die Schlüsselindustrie, um die Materialien sukzessive hoffähiger zu machen für den Serieneinsatz, sagt Hubert Jäger, Forschungsleiter bei SGL.

Herausforderung Automatisierung

„Die größten Herausforderungen liegen bei der Automatisierung zur kostengünstigen Realisierung von hohen Stückzahlen“, sagt Professor Klaus Drechsler. Er ist Leiter des von der SGL gestifteten Lehrstuhls für „Carbon Composites“ an der Technischen Universität München. Hier soll der Nachwuchs alles rund um den Werkstoff Carbonfaser lernen. Denn laut Drechsler „fehlt häufig das Know-how bei der Gestaltung, Auslegung und Berechnung von Faserverbundstrukturen.“ Der einst astronomische Preis von bis zu 3.000 Euro je Kilogramm der Faser schrumpfte dank des technischen Fortschritts immerhin schon auf 15 bis 20 Euro für Standardfasern zusammen.

VW hat bislang noch keine Projekte mit SGL formuliert. VW-Chef Martin Winterkorn sagt lediglich, mit der Beteiligung wolle man „an der positiven Geschäftsentwicklung auf dem Zukunftsmarkt für Kohlefasern partizipieren“. VW-Tochter Audi ist da schon einen Schritt weiter. Die Ingolstädter wollen zusammen mit dem Maschinenbauer Voith faserverstärkte Werkstoffe weiterentwickeln. Audi und Voith - ebenfalls mit SGL verbandelt - wollen sich vor allem darum kümmern, wie das leichte Material in Großserien hergestellt werden kann.

Bauteil für Bauteil wird untersucht

Dabei argumentieren die Ingolstädter ähnlich wie ihre Kollegen von Daimler: Bauteil für Bauteil wird untersucht, ob es sich sinnvoll ersetzen lässt. „Werkstoffe wie Aluminium, Stahl, Magnesium, aber auch faserverstärkte Werkstoffe wie CFK kommen dort zum Einsatz, wo sie im Interesse des Leichtbaus den größten Nutzen bringen“, heißt es bei Audi.

Den großen Wurf plant dagegen BMW. Der Münchner Konzern will gleich die komplette Fahrgastzelle aus Carbon fertigen. Und das dürfte teuer werden. Dem Vernehmen nach dürfte der Preis des ersten reinen Elektroautos der Bayern der i3 bei mehr als 40.000 Euro liegen.

Daimler-Forschungsvorstand Thomas Weber ist sich sicher, dass der Preis für den Werkstoff noch massiv fallen muss, um CFK in der Großserie einsetzen zu können. Die Stuttgarter haben jüngst mit dem Weltmarktführer für Carbonfasern, der japanischen Toray Industries, ein Gemeinschaftsunternehmen gegründet. In Esslingen sollen Leichtbauteile für Autos hergestellt werden. An der Fertigung der Fasern beteiligt sich Daimler aber nicht.

Genugtuung für SGL

Für SGL-Vorstandschef Robert Koehler muss das Interesse der OEMs an seinem Unternehmen eine große Genugtuung sein. Seit Jahren brennt er für den Werkstoff Carbon und propagiert die großen Zukunftschancen des Materials. Bislang verdient die SGL ihr Geld vor allem mit Elektroden und Kathoden für die Stahl- und Aluminiumindustrie, sieht aber großes Potenzial im Carbonfaser und Verbundwerkstoffgeschäft. 2011 rechnet SGL in dem Bereich mit einem zweistelligen Umsatzplus. In zehn Jahren könnten sich die Erlöse von gut 200 Millionen Euro im Jahr 2009 auf mehr als zwei Milliarden Euro verzehnfachen, schätzt Koehler. Dies sei aber abhängig von der noch nicht konkret überschaubaren Entwicklung in der Automobilindustrie, der Energiebranche sowie der Luftfahrt.

Wie weit der Einzug von CFK in den Fahrzeugbau geht, ist noch offen. BMW plant zunächst mit Stückzahlen von 30.000 Autos pro Jahr für den „i3“ - ein Auto für die Massen wird der Wagen damit nicht. Insgesamt rechnen Experten mit rund 10 Prozent E-Autos im Jahr 2020 - wiederum nur ein Bruchteil davon dürfte teure Carbonteile enthalten. CFK ist zweifellos im Kommen, ein Allheilmittel ist CFK aber nicht. Stahl als wichtigen Werkstoff werden die Carbonfasern nicht verdrängen, allenfalls ergänzen, ist sich Professor Drechsler sicher. „Für viele Anwendungen wird die optimale Lösung eine intelligente Mischung aus Carbonfaserverbundstoffen, Stahl oder Aluminium sein.

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