So wird Carbon verarbeitet

So wird Carbon verarbeitet

Die Auto-Bäcker

Was braucht’s um ein Carbon-Auto herzustellen? Eigentlich nur die Fasern, Harz, Druck und Hitze. Was sich leicht anhört, ist in der Praxis schwierig.

Am Anfang von Carbon steht zwar nicht das Feuer, wohl aber ein kohlenstoffhaltiges Ausgangsmaterial wie zum Beispiel Erdöl. Aus diesem Ausgangsmaterial werden Fasern gewonnen, die lediglich ein Achtel so stark wie ein menschliches Haar sind.

Aus tausenden dieser Fasern werden je nach Einsatzzweck üblicherweise Bündel mit bis zu 24.000 Fasern gewirkt – im Extremfall können es aber auch mal 400.000 sein. Aus diesen Bündeln werden wie bei der Herstellung von Textilien Matten gewebt.

 

 
 

Ursprünglich für die Raumfahrt entwickelt

Mit diesen Matten geht es seit langem abwärts – in Richtung Erde. Ursprünglich für die Raumfahrt entwickelt, finden sich die Carbonmatten mittlerweile in Flugzeugen. Boeings „Dreamliner“, die 787, besteht fast komplett aus diesem Werkstoff.

Auch in der Formel 1 oder bei anderen Rennwagen wurde das Schwarze Gold eingesetzt, jetzt will BMW die Sache erden. Das neue Elektroauto der Bayern, der i3, wird in seiner Karosserie aus Kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) bestehen und soll damit das erste Großserienauto aus Carbon sein.

Doch schon heute gibt es ein Auto, dessen Struktur fast komplett aus CFK besteht: den 313.000 Euro teuren Aventador der Audi-Tochter Lamborghini.

Die genaue Verarbeitung ist geheim

Kohlenstofffasern alleine lassen sich in nahezu jede gewünschte Form bringen, sind in ihrer ursprünglichen Form als Gewebe nicht stabil. Um das zu bleiben, werden die Matten mit Kunststoff getränkt, bestrichen oder benetzt.

Wie genau dieses flüssige Harz dann unter Druck und bei hoher Temperatur in Formen eingebracht wird - darüber werden alle weiteren Auskünfte plötzlich extrem dünn. Geheimhaltung ist angesagt. Klar ist nur, dass die Matten als Verstärkung für den eigentlichen Kunststoff dienen.

Es geht um viel Geld und Know-How

Die Matten werden in eine Form gelegt, der Kunststoff zusätzlich eingebracht. Und erst so können aus Gelegen oder Matten die eigentlichen Karosserieteile entstehen. Der Trick liegt darin, dieses Verfahren weitgehend zu automatisieren.

Bislang ist für eine kostengünstige Produktion der Anteil der Handarbeit zu hoch. Der Prozess dauert wesentlich länger als bei Stahlteilen, die meist in Sekundenbruchteilen ihre Form bekommen.

Wer als erstes das Rätsel lösen wird, wie man diese Teile mit vertretbarem Aufwand in Großserie fertigen kann, dem steht eine goldene Zukunft bevor.

Zwei neue Fabriken für BMWs i-Reihe

Für die neuen BMW i-Fahrzeuge will die Firma klotzen, nicht kleckern. Eigens für diese Autos baut der bayrische Automobilhersteller zwei neue Fabriken. In der ersten – sie steht im Staat Washington in den USA – spinnt BMW zusammen mit dem Partner SGL die Fasern.

Und schon gehen die Probleme los: Für die Herstellung der Fasern wird sehr viel Energie verbraucht. In Washington wird diese aus umweltfreundlicher Wasserkraft gewonnen und ist günstig – günstiger als in Deutschland.

Die Produktion läuft schon

Allein 100 Millionen Euro kostete diese Fabrik. Um rechtzeitig zur Markeinführung des BMW i3 einen Vorrat aufbauen zu können, wird an 80 Arbeitsplätzen schon eifrig produziert. An zwei Produktionsstraßen können jeweils 1.500 Tonnen der teuren Fasern pro Jahr produziert werden.

Diese bilden aber noch nicht das Endprodukt für den i3. Aus den Fasern werden in Deutschland – der zweiten Fabrik in Wackersdorf – die Gelege produziert. Das sind die eingangs erwähnten Matten, die einem Textilgewebe nicht unähnlich sind.

BMW und VW zusammen? Eher nicht

BMW gründete zusammen mit der Firma SGL, einem deutschen Spezialisten für Carbon, ein Joint-Venture in den USA zur Herstellung der Carbonfasern. Auch hält BMW seit November 2011 direkt 15,16% an SQL. Die Großaktionärin von BMW, Susanne Klatten, hält weitere Anteile in Höhe von 26,87%.

Man fühlte sich damit sicher, doch das währte nicht lange. Groß war die Überraschung, als sich Volkswagen auch 8,18% an SGL sicherte und damit Einblick in die Daten erhielt.

Die Technik birgt Risiken

Auf jeden Fall gehen die beteiligten Firmen ein hohes Risiko ein. Es kann bei der Umstellung auf Carbon zu Anlaufschwierigkeiten kommen. Wie bei Boeings neuem Verkehrsflugzeug: Zwar war keine der beiden Notlandungen der Prototypen auf das verwendete Carbon zurückzuführen, doch zeigen sich schon jetzt ungeahnte Probleme.

Ein Großteil der jahrelangen Verzögerungen in der Dreamliner-Fertigung ist auf Probleme der jeweiligen Zulieferer mit dem neuen Werkstoff zurückzuführen. So gab es Blasen in den Rumpfsegmenten, in den Flügelverstärkungen lösten sich die einzelnen Schichten teilweile voneinander und 2009 wurde noch bekannt, dass an 23 Rumpfsegmenten der im Bau befindlichen Maschinen Falten in der Außenhaut sichtbar waren.

Text: SH | Bildmaterial: Lamborghini