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Automobilkonzerne sehen die Zukunft in leichten Kunststoffen

Der Anteil an in der Automobilindustrie verwendeten Kunststoffteilen nimmt zu. Die Automobilkonzerne sind sich sämtlicher Vorteile bewusst, welche das leichte und einfach bearbeitbare Material mit sich bringt.

Car manufacturers see a future in lightweight plastics
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Die Automobilindustrie hat in den letzten Jahrzehnten einen enormen Weg zurückgelegt und viele technische Wunder geschaffen. Komfortable Sitze erzeugen den Eindruck eines Wohnzimmersofas und die Fahrt in modernen Fahrzeugen erfordert keine besondere körperliche Anstrengung. Dazu gehört natürlich auch eine breite Skala an Sicherheitsassistenzsystemen, deren Steuereinheiten oft schneller reagieren als die Gehirne der Fahrer. Obgleich die Hersteller weltweit Jahr für Jahr erstaunliche Technologien vorstellen, so ist es doch ihr wichtiges Ziel, eine Vorgehensweise zu finden, mit der es zu schaffen ist, den Kraftstoffverbrauch um mindestens ein weiteres Zehntel zu reduzieren.

Aus diesem Grund bemühen sie sich, die neuen Modelle soweit es nur möglich ist leichter zu machen. Dies hat nicht nur einen positiven Effekt auf Sicherheit und Ökologie, die Problemstellung schließt auch eine finanzielle Schonung der Kunden mit ein. Zum technischen Hit der letzten Jahre sind Kunststoffmaterialien mit ausgezeichneten Eigenschaften was Gewicht und Steifigkeit anbelangt geworden. Diese fortschrittlichen Materialien umfassen auch kohlefaserverstärkte Kunststoffe.

Können Sie schätzen, zu welchem Teil die heutigen Automobile aus Kunststoffmaterialien hergestellt werden? Etwa die Hälfte aller verwendeten Teile wird aus Kunststoff hergestellt! Beim Großteil der Kunststoffkomponenten eines Automobils stehen am Beginn der Herstellung zwei Grundrohstoffe - Polyethylen und Polypropylen.

Der Kraftstoffbehälter und die Leitungen für Kühlung und Lüftung werden aus Polyethylen hergestellt, weitere Fahrzeugbestandteile, wie z. B. Betriebsstoffbehälter, Bodenteppiche, Innenraumpolsterung, Anzeigen und Bedienelemente, die tragende Konstruktion der Pedale sowie Armaturenbretter oder Schall- und Energieabsorber haben ihre Entstehung Polypropylen zu verdanken. Einschließlich der äußeren Kunststoffteile wie Scheinwerfern, Stoßfängern oder Radläufen.

Obwohl in modernen Autos eine große Menge an Kunststoffen verwendet wird, stellen sie tatsächlich nur 10% der Gesamtmasse des Fahrzeugs dar. Kunststoffe sind nämlich deutlich leichter als andere verwendete Materialien. In den nächsten Jahren wird sich jedoch die Menge der verwendeten Kunststoffmaterialien in Motorfahrzeugen erhöhen.

Während Kunststoffe im Jahr 2014 etwa 200 Kilogramm von der Gesamtmasse eines Fahrzeugs ausmachten, wird die Masse der Kunststoffe laut den Industrieanalytikern von IHS Chemical of Englewood aus Colorado bis zum Jahr 2020 auf bis zu 350 Kilogramm ansteigen, was ein Wachstum von 75 Prozent darstellt. Bis zum Jahr 2030 sollte sich dieser Wert verdreifachen. Gründe für solch einen Schritt gibt es gleich mehrere.

Niedrigeres Gewicht

Das ist ein physikalisches Gesetz – ein leichteres Auto braucht für seine Fortbewegung weniger Energie, was sich auch in einem niedrigeren Energiebedarf für die Aufrechterhaltung einer konstanten Geschwindigkeit äußert. Gleichzeitig wird auch eine kleinere Menge an Kraftstoff verbrannt. Wissenschaftler in den USA aus dem Energiebereich haben das Ergebnis einer Studie vorgestellt, bei der festgestellt wurde, dass bei einer Reduzierung der Fahrzeugmasse um 10% der Kraftstoffverbrauch um 6 bis 8% abnimmt. Dies bringt einen Vorteil nicht nur für den Kunden, sondern auch für die Umwelt mit sich.

Verwendung von Kohlefaserkunststoffen

In den vergangenen Jahren war die Verbindung von Kunststoffen und Kohlefasern die Domäne von leichten Rennfahrzeugen. Heute verwenden die Konstrukteure CFK-Materialien auch bei Entwürfen für die normale Fahrzeugproduktion. Dieser kohlefaserverstärkte Kunststoff hat eine wichtige Rolle bei der Entwicklung des Supersportfahrzeugs Ford GT gespielt, und in Zukunft wird ihn der amerikanische Hersteller auch bei der Produktion von gewöhnlichen Modellen einsetzen.

BMW hat CFK-Material für die Gewichtsreduzierung seiner ersten Elektromobile verwendet, wodurch das hohe Gewicht der Hochspannungs-Lithium-Ionen-Akkus kompensiert wurde. Jedes so eingesparte Kilogramm hat die Reichweite der elektrisch angetriebenen Automobile vergrößert.

Reduzierung der CO2-Emissionen

Ein großer Druck von Seiten des Umweltschutzes ist unausweichlich. Die europäischen Richtlinien zu Kohlenstoffemissionen reduzieren die erlaubte Menge der Kohlenstoffdioxidemissionen CO2 von dem derzeitigen Niveau von unter 130 g/km auf 95 g/km im Jahr 2020. Es wird erwartet, dass eine umfangreichere Verwendung von Kunststoffen in der Fahrzeugkonstruktion den Herstellern hilft, diese Normen zu erfüllen.

Kunststoffe helfen, Sicherheit zu gewährleisten

Kunststoffe und aus ihnen gebildete Kompositmaterialien helfen nicht nur, überflüssige Kilos zu beseitigen, sondern spielen gleichzeitig eine Schlüsselrolle bei der passiven Fahrzeugsicherheit. Aus Kunststoff hergestellte vordere und hintere Stoßfänger absorbieren bei einem Unfall kinetische Energie, was hilft, das Gefahrenmaß für die Fahrzeuginsassen zu minimieren.

Für den Fall, dass das Automobil sich überschlägt, sind die Fahrzeugdächer mit Schaum gefüllt, der hilft, die Struktur der Dächer zu verstärken, und die Gefahr vermindert, dass diese kollabieren. Kraftstoffbehälter werden aus einzelnen Spritzgussteilen hergestellt, was die Gefahr vermindert, dass sie bei einem eventuellen Unfall aufreißen. Kraftstoffbehälter aus Kunststoff können natürlich nicht korrodieren, was ihre Nutzungsdauer deutlich erhöht.

Durch Verwendung von 3D-Technik werden Fahrzeuge recycelbar

Die Herstellung von Automobilteilen im 3D-Druck ist keine ferne Zukunftsmusik mehr. Dieses Fertigungsmodell hat viele Vorteile: es ist schnell, die Fertigungstechnik kann sich den Kundenwünschen anpassen und zu einer Verbesserung der Nachhaltigkeit führen.

Große Automobilkonzerne verwenden 3D-Drucker bereits bei der Prototypenherstellung, sodass sie neue Modelle schneller dem Markt vorstellen können. Es gibt Unternehmen, die mit einem 3D-Drucker ein komplettes Auto herstellen können. Einen bahnbrechenden Auftritt hatte das Unternehmen Divergent3D, dessen Technologie NODE Konstruktionsmaterialien aus Kohlefasern miteinander verbindet, aus denen ein industriefähiges festes Fahrgestell entsteht, das innerhalb von wenigen Minuten zusammengebaut werden kann.