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WIRTSCHAFT
VDMA: Die Nachfrage nach hochfesten
Faserverbundbauteilen wächst zweistellig
Das weltweite Produktionsvolumen von
hochfesten CFK-Bauteilen wird bis zum
Jahr 2020 um jährlich 17 Prozent wachsen.
Dies ist eines der Ergebnisse einer
gemeinsamen Studie von Roland Berger
Strategy Consultants und dem VDMA
Forum Composite Technology über die
Serienproduktion von hochfesten Faserverbundbauteilen
und die Perspektiven
für den deutschen Maschinen- und Anlagenbau.
„Schon heute werden in wichtigen Industriebranchen
wie Automotive, Luftfahrt und
Windenergie große Mengen von endlosfaserverstärkten
Verbundbauteilen eingesetzt“, erläutert
Ralph Lässig von Roland Berger. Durch
die zunehmende Bedeutung des Leichtbaus
werde die Nachfrage nach diesen Produkten
in den kommenden Jahren stark wachsen –
sofern die Herstellungskosten sinken. Genau
darin liege eine der Herausforderungen des
deutschen Maschinenbaus: die Produktionskosten
durch Technologieentwicklung zu verringern.
Die Nachfrage nach hochfesten Faserverbundbauteilen,
insbesondere nach carbonfaserverstärkten
Bauteilen, nimmt der Studie
zufolge branchenübergreifend bis 2020 zu.
Bis dahin erwarten die Experten, dass die
Kosten von Faserverbundbauteilen um etwa
30 Prozent sinken werden, vor allem aus Prozessverbesserungen
resultierend. Nach 2020
können weitere Kostensenkungen, insbesondere
durch die Hybridisierung von Compositebauteilen
(Verbund aus Endlosfaser und
weiteren Materialien wie Metall oder Kurzfaser),
zu einer deutlichen Ausweitung des
Marktes führen. Diese Hybride werden sich
voraussichtlich mit ähnlichen Prozessen fertigen
lassen wie reine Composites.
Der Trend zur Industrialisierung der Herstellprozesse
in Richtung Serienfertigung ver-
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setzt den Maschinen- und Anlagenbau in eine
Schlüsselposition. „Um wettbewerbsfähige
Serienprodukte herstellen zu können, benötigen
Unternehmen aus dem Anwendungen
Automotive, Luftfahrt und Windenergie effizientere
Prozesse, die eine kostengünstige
Produktion von hochfesten Faserverbundbauteilen
ermöglichen“, betont Frank Peters,
Sprecher des VDMA Forums Composite Technology.
Der Bedarf der Anwenderbranche an
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modifizierten Serienmaschinen steigt wegen
des zunehmenden Kostendrucks deutlich an.
Der Fokus liegt dabei hauptsächlich auf zwei
Herstellungsverfahren: dem Resin Transfer
Molding (RTM) und dem Formpressen.
Kooperationen der Maschinenbauer untereinander,
aber auch gemeinsam mit der
Anwenderindustrie seien notwendig, um den
neuen Anforderungen der industriellen Composite-Fertigung
gerecht zu werden und eine
rasche Weiterentwicklung dieser Technologie
zu ermöglichen. Es sei realistisch, dass die
Verfahrens- und Prozesskosten bis 2020 um
40 Prozent sinken, während die Faserkosten
voraussichtlich um circa ein Fünftel verringert
werden, so die Studie. Dadurch sei eine Senkung
der gesamten Bauteilkosten um etwa 30
Prozent zu erwarten.
Composites im Wettbewerb
mit Aluminium und Stahl
Faserverbundwerkstoffe nehmen im Vergleich
zu anderen Konstruktionswerkstoffen bislang
eine Nischenposition ein. Während global circa
1,3 Milliarden Tonnen Stahl und etwa 45
Millionen Tonnen Hüttenaluminium jährlich
produziert werden, machen GFK (glasfaserverstärkter
Kunststoffe) mit maximal fünf
Millionen Tonnen und insbesondere CFK mit
rund 40.000 Tonnen Produktion nur einen
verschwindend geringen Bruchteil der erzeugten
Metallmengen aus.
Ein bislang limitierender Faktor für Massenanwendungen
sind die hohen Produktionskosten.
CFK weisen ein sehr hohes Leichtbaupotenzial
auf, doch übertreffen die Kosten
derartiger Bauteile diejenigen traditioneller
Stahlbauteile heute noch um mehr als 500
Prozent. Und auch gegenüber hochfesten
Stählen und Aluminium ergeben sich mehrfach
höhere Kosten. Während in der Luftfahrt
mehrere 100 Euro pro Kilogramm Gewichtseinsparung
akzeptiert werden, müssen für
Großserienanwendungen im Automobilbereich
die Kosten erheblich gesenkt werden,
um mit Stahl oder Aluminium konkurrieren
zu können. Die bis 2020 erwartete Einsparung
von rund 30 Prozent wird für einen Großserieneinsatz
im Automobilbau nicht ausreichen.
Da müssten die Kosten für CFK-Bauteile um
mehr als das Doppelte, der Studie zufolge um
etwa 70 Prozent, gegenüber dem Stand von
2010 gesenkt werden.
Dennoch: Während Faserverbundwerkstoffe
noch vor zehn Jahren fast ausschließlich
in „Highend“-Anwendungen in der Luft- und
Raumfahrt oder der Formel 1 eingesetzt wurden,
werden sie in den kommenden Jahren
16 ALUMINIUM · 11/2012