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Wie die Instandsetzung von carbonfaserverstärkten
Kunststoffen (CFK) funktioniert,
zeigte auf dem „5. Forum Schaden und
Technik“ in Bonn Referent Michael Geiger
(BMW).
Einsatzgebiet aber auch exakt angepasste
Fügetechnologien, wobei kalte
Fügeverfahren an Bedeutung gewinnen.
In Abhängigkeit der eingesetzten
Fügeverfahren unterscheidet man in
mechanische, thermische und hybride
Verbindungstechniken. Insbesondere
im Bereich der Niet- und Klebetechnik
hat sich dabei eine Menge getan.
Moderne Materialien
erfordern neue Fügeverfahren
Weiter abspecken
ist angesagt
_ Beim 5. Forum „Schaden und Technik“, einer Gemeinschaftsveranstaltung
von ZDK, ZKF, BVSK in Bonn, lautete das Motto: Hochfester
Stahl und Schweißen war gestern, ganz andere Werkstoffe und Fügetechniken
sind morgen. Gezeigt wurden dort Werkstoffmaßnahmen,
wie etwa der Einzug von CFK, und wie die Instandsetzung von carbonfaserverstärkten
Kunststoffen funktioniert.
Gewichtsreduzierung ist keine
Pflichtaufgabe, sondern eine
Geisteshaltung, denn jedes
Gramm zählt. Dabei geht
die Initialzündung für den
Leichtbau im Gesamtfahrzeug von der
Karosserie aus. Das ist mitunter ein
wichtiger Grund dafür, dass die Fahrzeughersteller
immer neue Werkstoffe
und Fertigungsverfahren in der Produktion
einsetzen. Der legendäre Auto
Union Silberpfeil Typ D (1938) steht beispielhaft
für Leichtbau im Motorsport. In
den Rennjahren 1934 bis 1939 fuhr die
Auto Union damit zahlreiche Siege ein.
Die Leichtbaukonzeption hatte man bis
1937 durch die 750-Kilogramm-Formel
auf die Spitze getrieben – die Grenze für
die Eigenmasse der Fahrzeuge. Zunehmende
Sicherheitsanforderungen und
neue Technik führten dagegen bei den
Serienfahrzeugen aber zu immer mehr
Kilos. So wog ein VW Golf I aus dem Jahr
1974 nur 750 Kilo und im Laufe der Zeit
wuchs das Gewicht der Generationsfolger
bis zum Golf VI in 2008 auf 1217
Kilo an. Erst die Folgegeneration Golf VII
in 2012 liegt mit 1207 Kilo wieder etwas
darunter. Dabei ist Leichtbau im Karosseriebau
längst keine Kür mehr, sondern
Pflicht. Die Automobilhersteller
sind daher mehr denn je gefordert, neue
Stahlsorten und Stahlqualitäten, aber
auch andere Light-Werkstoffe unter die
Lupe zu nehmen.
Mit dem Zwang zur CO2-Minimierung
und der damit verbundenen Notwendigkeit,
auch Fahrzeugkarosserien
immer leichter zu gestalten, hat die
Entwicklung neuer Leichtbautechnologien
im Automotive-Bereich ihren
Lauf genommen. So steigt die Anzahl
der im Leichtbau eingesetzten Materialien
von Jahr zu Jahr an. Neben den
Verbindungen aus Stahl oder Aluminium
wurde die Materialpalette durch
Magnesium, Kunststoff und vielfältige
Faserbundwerkstoffe erweitert. Die
dabei entstehenden Hybrid- oder Multimaterialwerkstoffe
erfordern für ihr
Neben den vielen Vorteilen, die die
Leichtbauweise mit sich bringt, spielt allerdings
auch der wirtschaftliche Aspekt
eine Rolle, der bei einigen Materialien
momentan noch als Ausschlusskriterium
für den Einsatz in der Serienproduktion
zu sehen ist. Das Zauberwort heißt „kohlenstofffaserverstärkter
Kunststoff“.
Hier dreht sich alles ums Kürzel CFK,
was auf die Zugehörigkeit zur Familie
faserverstärkter Kunststoffe hindeutet,
für die FVK steht. CFK gilt im Automobilbau,
aber nicht nur da, als Material der
Zukunft. Es ist etwa 60 Prozent leichter
als Stahl und wird als Designer-Material
geschätzt, bei dem der Konstrukteur
viele Bauteileigenschaften frei festlegen
kann. Ihre beste Performance erzielen
CFK-Komponenten dann, wenn sie für
die Aufnahme von Kräften konzipiert
sind, die aus einer einzigen Richtung
kommen. Die einzelnen Fasergewebe, in
einer Kunstharz-Matrix übereinanderliegend,
lassen sich identisch ausrichten,
wodurch höchste Festigkeit erreicht
wird. Momentan kommen Werkstoffe
wie CFK oder GFK zum größten Teil nur
in Kleinserien oder hochwertigen Oberklassefahrzeugen
zur Anwendung. Kohlenstofffaserverstärkte
Kunststoffe (CFK
– carbonfaserverstärkte Kunststoffe)
werden bereits seit längerer Zeit in der
Luft- und Raumfahrttechnik, im Rennsport,
aber auch in anderen Bereichen
eingesetzt. Die wesentlichen Argumente
für den Einsatz von CFK sind seine guten
Festigkeitseigenschaften, verbunden mit
einer geringen Dichte, also einem geringen
Gewicht. Das Ziel von Automobilherstellern
und Verbindungsspezialisten
ist, das Kostenargument in den nächsten
Jahren zu entkräften, um auf dem Markt
auch auf längere Sicht erfolgreich zu
sein. Als Beispiel kann man hier BMW
aufführen. Der Automobilhersteller
setzt bei der Karosserie des i3 und des i8
hauptsächlich auf kohlefaserverstärkten
18 amz - auto | motor | zubehör Nr. 11-2013