Moderne Werkstoffe: die Zukunft des Automobilbaus .

Die Menschheit ist sich der Ernsthaftigkeit des Problems der Umweltverschmutzung zunehmend bewusst. Der Automobilbau ist daher natürlich ein weiterer Bereich, in dem Fachleute versuchen, die „goldene Mitte“ zwischen Ökologie und Verringerung des CO2-Fußabdrucks und der Wirtschaftlichkeit, Haltbarkeit und Sicherheit der hergestellten Lösungen zu finden. Aus diesem Grund wird der Suche nach und der Entwicklung von modernen Werkstoffen große Aufmerksamkeit geschenkt, deren Qualitäten zu funktionalen, effizienteren Fahrzeugen mit geringerem Kraftstoffverbrauch und geringeren negativen Auswirkungen auf den Planeten und den Zustand der natürlichen Ressourcen führen werden. Zu den Bereichen, die von den Automobilherstellern intensiv erforscht werden, gehören Leichtbauwerkstoffe, die es ermöglichen, das Gewicht eines Fahrzeugs unter Beibehaltung seiner anderen Schlüsseleigenschaften zu verringern, sowie erneuerbare Materialien und Rezyklate, d. h. Rohstoffe, die beim Recycling von Kunststoffen gewonnen werden. 

Welche innovativen Materialien sind die Zukunft des Automobilbaus? 

Automobilhersteller, die in ihren Werken umweltfreundliche Produktionsstandards einführen wollen, müssen die Grundsätze des Ökodesigns und des Kreislaufdesigns beachten. Demnach sollte die Automobilherstellung darauf abzielen, die Umweltkosten von Fahrzeugen zu senken, indem sie unter anderem

• ihr Gewicht zu reduzieren, 
• die Verwendung von Recyclaten und erneuerbaren Materialien bei der Herstellung. 

Die Automobilhersteller arbeiten intensiv an innovativen Werkstoffen, die sich bei der Fahrzeugherstellung bewähren und gleichzeitig die entsprechenden Kriterien erfüllen können. Ein Aspekt, der bei der Suche nach neuen Werkstoffen für den Automobilbau besonders beachtet wird, ist deren Leichtigkeit. Gleichzeitig sollen sie aber auch andere Anforderungen erfüllen, wie z.B. Haltbarkeit oder optimale Herstellungskosten. 

Im Rahmen des Umweltschutzes und der Verringerung des Raubbaus an Primärrohstoffen spielt die Erhöhung des Anteils von Rezyklaten und nachwachsenden Rohstoffen im Automobilbau eine noch wichtigere Rolle. Dies spiegelt sich in den Vorschriften wider, denen die Automobilhersteller unterliegen und die sie dazu verpflichten, recycelte Materialien in die Konstruktion ihrer Fahrzeuge einzubeziehen. Dies soll zu einer nachhaltigeren Automobilproduktion, einer Verringerung des Abfallaufkommens und einer größeren Unabhängigkeit des Automobilsektors von der Beschaffung neuer Rohstoffe führen. 

Moderne Automobilherstellung – warum wollen wir das Gewicht von Autos reduzieren? 

Wenn wir uns ansehen, wie sich die Automobilproduktion weltweit verändert, können wir einige interessante Trends erkennen. Der erste Trend ist, dass die Autos, die auf den Markt kommen, immer größer werden. Vergleicht man beispielsweise die aktuelle B-Klasse mit ihren Pendants von vor ein paar Jahrzehnten, so stellt man fest, dass die Größe vieler heutiger Vertreter dieses Segments die ähnlicher älterer Fahrzeuge übersteigt. Ein weiterer Prozess, der sich leicht beobachten lässt, ist die Erweiterung der Fahrzeugausstattung. Klimaanlagen oder fortschrittliche Sicherheitssysteme gehören heute zum Standard, was noch vor einem Dutzend Jahren nicht alltäglich war. Besonders interessant ist jedoch, dass der moderne Automobilbau dazu übergeht, die Autos immer größer zu machen und ihre Ausstattung zu erweitern, während gleichzeitig immer mehr Wert darauf gelegt wird, ihr Gewicht zu reduzieren und gleichzeitig ein angemessenes Niveau bei anderen Parametern beizubehalten. Was sind die Gründe für dieses Phänomen? 

Der Hauptgrund, warum Unternehmen bei der Herstellung von Autos auf die Verwendung moderner, leichter Werkstoffe setzen, ist praktischer Natur. Die Zunahme des Fahrzeuggewichts, die unter anderem auf die oben genannten Faktoren im Zusammenhang mit der Größe und Ausstattung der heutigen Autos zurückzuführen ist, hat eine Reihe negativer Folgen. Dazu gehören: 

• eine Verringerung der Kraftstoffeffizienz oder, einfacher ausgedrückt, eine höhere Verbrennung, 
• erhöhter Ausstoß von Kohlendioxid und anderen Schadstoffen in die Atmosphäre, 
• eine Verringerung der Leistung des Fahrzeugs. 

Um eine bessere Leistung und Kraftstoffeffizienz zu erreichen und gleichzeitig die schädlichen Abgasemissionen zu verringern, versuchen die Hersteller, das Gewicht der von ihnen produzierten Fahrzeuge zu reduzieren. Dazu suchen sie nach neuen, leichteren Werkstoffen, aus denen sich Bauteile mit ähnlichen oder sogar besseren Eigenschaften als ihre herkömmlichen, schwereren Gegenstücke herstellen lassen. 

Welche modernen Materialien werden verwendet, um das Fahrzeuggewicht zu reduzieren? 

Die Ersetzung schwerer durch leichtere Werkstoffe ist im Automobilbau nicht neu. Dieser Trend ist schon seit Jahren zu beobachten, wie der zunehmende Einsatz von Kunststoffen und Verbundwerkstoffen bei der Fahrzeugherstellung zeigt. Eine wichtige Herausforderung für die Automobilhersteller bei der Planung eines Fahrzeugs und seiner anschließenden Produktion besteht darin, das richtige Gleichgewicht zwischen der Gewichtsreduzierung des Fahrzeugs und der Beibehaltung seiner wichtigsten Eigenschaften zu finden. 

Wie schwierig diese Aufgabe ist, lässt sich gut an den Eigenschaften der im Automobilbau verwendeten Stahl- und Aluminiumlegierungen verdeutlichen. Die Attraktivität von Aluminiumlegierungen für die Herstellung von Karosserieteilen ist beispielsweise in erster Linie auf ihr geringes Gewicht zurückzuführen, bei dem sie dem Stahl überlegen sind. Der Gewichtsaspekt hat jedoch nicht dazu geführt, dass Stahl für Automobilbauteile aufgegeben wurde. Der Grund ist seine höhere Verformungsbeständigkeit als bei Aluminiumlegierungen. Um das Gewicht von Stahlbauteilen zu reduzieren, werden sie beispielsweise aus kohlenstoffarmen Stählen mit entsprechenden Zusätzen hergestellt, was die Verwendung dünnerer und damit leichterer Bleche bei gleichbleibender Festigkeit ermöglicht. 

Kunststoffe 

Eine wichtige Gruppe von Werkstoffen, mit denen das Gewicht eines Fahrzeugs reduziert werden kann, sind zweifellos verschiedene Kunststoffarten. Sie bieten sowohl funktionell als auch wirtschaftlich einen Vorteil. Welche leichten Kunststoffe werden im Automobilbau in Polen und weltweit verwendet? 

Anhand des genannten Beispiels lässt sich feststellen, dass sich das moderne Industriedesign von Autos in Richtung Gewichtsreduzierung bewegt. Ziel ist es, die Kraftstoffeffizienz und die Leistung der Fahrzeuge zu verbessern und ihre Abgasemissionen zu verringern. Gleichzeitig ist zu beachten, dass die Gewichtsreduzierung von Fahrzeugen nicht mit einer Verschlechterung ihrer sonstigen Eigenschaften verbunden sein darf. Mit Hilfe innovativer Werkstoffe lassen sich Fahrzeugkomponenten herstellen, die leichter sind, eine hohe Festigkeit aufweisen und in vielerlei Hinsicht gut aussehen. Welche dieser Werkstoffe sind es wert, besonders beachtet zu werden? 

• EPP (expandiertes Polypropylen) ist ein leichtes, mechanisch sehr widerstandsfähiges Material, das bei der Herstellung von Kraftfahrzeugen am häufigsten für energieabsorbierende Elemente, z. B. in Stoßstangen und Türen, verwendet wird. Es wird auch bei der Herstellung von Autoinnenraumkomponenten wie Kopfstützen oder Sitz- und Kofferraumverkleidungen verwendet. Es ist erwähnenswert, dass EPP erfolgreich mit einer Vielzahl von Metallkomponenten und Kunststoffen kombiniert werden kann, wodurch diese Materialien weitere gewünschte Eigenschaften erhalten. 
• Polyurethan – die charakteristischen Merkmale dieses Kunststoffs sind hohe Haltbarkeit, Flexibilität und Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beschädigungen. Außenbauteile von Kraftfahrzeugen, wie z. B. Spoiler, werden aus diesem Material hergestellt. 
• Ultramid – ein weiteres Beispiel für einen leichten Kunststoff, der in der Automobilbranche sehr gefragt ist. Die Attraktivität dieses thermoplastischen Werkstoffs ist nicht nur auf sein geringes Gewicht zurückzuführen, sondern auch auf seine hohe Festigkeit, Steifigkeit und Wärmebeständigkeit. Ultramid kann auf verschiedene Weise verstärkt werden, zum Beispiel mit Glasfasern. Die Hersteller verwenden das Material, um eine Vielzahl von leichten und äußerst haltbaren Automobilkomponenten, einschließlich Ölwannen, herzustellen. 

Verbundwerkstoffe 

Verbundwerkstoffe sind ebenfalls eine Gruppe moderner Materialien, die im Automobilbau zur Gewichtsreduzierung eingesetzt werden. Unter ihnen ist Kohlefaser in der Automobilwelt besonders bekannt und wird zum Beispiel für Karosserieteile und Antriebswellen verwendet. Bauteile aus Kohlenstofffasern sind teuer, aber sie zeichnen sich aus: 

• sehr leicht, 
• keine Anfälligkeit für Korrosion, 
• hohe Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beschädigungen 
• außergewöhnliche Ästhetik. 

Es ist erwähnenswert, dass Kohlefaser nicht der einzige leichte Verbundwerkstoff ist, der für den Automobilsektor interessant ist. Ein weiteres Beispiel für einen leichten Verbundwerkstoff, der in der Automobilindustrie verwendet wird, ist die Aramidfaser, besser bekannt als Kevlar. Sie verdankt ihre Beliebtheit in der Automobilwelt unter anderem folgenden Gründen: 

• sehr geringes Eigengewicht – Aramidfasern sind nicht nur deutlich leichter als Stahl, sondern auch als Kohlefaser) 
• hohe Zugfestigkeit und mechanische Beschädigung, 
• hohe Wärmebeständigkeit, 
• hoher Reibungswiderstand. 

Welche Anwendungen finden Aramidfasern im Automobilbau? Sie werden unter anderem für Folgendes verwendet: 

• Konstruktion von Karosserieteilen in leichten Rallyefahrzeugen, 
• Verstärkung lebenswichtiger Fahrzeugkomponenten, wie z. B. Zahnriemen, 
• die Entwicklung von Reibbelägen mit Kevlarfasern für einen wirksameren Kupplungsschutz in Sportwagen und Geländewagen.  

Rezyklate und erneuerbare Materialien – der Schlüssel zur nachhaltigen Automobilherstellung 

Das Bestreben, das Gewicht von Autos zu reduzieren, ist nicht der einzige umweltfreundliche Trend, den wir im Automobilsektor beobachten können. Eine weitere Richtung, die von den Automobilkonzernen sowohl aufgrund ihres verantwortungsvollen Umgangs mit der Umwelt als auch aufgrund der gesetzlichen Vorschriften verfolgt wird, ist die Kreislaufmobilität. Zu ihren Hauptzielen gehören: 

• Reduzierung der schädlichen Abgasemissionen, 
• Verringerung des Abfallaufkommens, 
• Verringerung des Einsatzes von Primärrohstoffen zugunsten einer stärkeren Nutzung von Sekundärrohstoffen. 

Die intensiven Diskussionen auf europäischer Ebene im Zusammenhang mit der Ausarbeitung neuer Verordnungen über die so genannte „Kreislauffähigkeit“ von Fahrzeugen werden durch die statistischen Daten gerechtfertigt. Nach aktuellen Berechnungen ist die Automobilherstellung eine der Industrien, die am meisten für den Verbrauch von Ressourcen wie Stahl, Kunststoff, Aluminium und Gummi verantwortlich ist. Im Zusammenhang mit dieser Industrie besteht auch ein hoher Bedarf an z. B. Glas oder Kupfer, und mit der fortschreitenden Motorisierung und der Entwicklung von Elektrofahrzeugen auch an Seltenen Erden. Die Umstellung des Automobilsektors auf eine Kreislaufwirtschaft wird als eine Möglichkeit zur Verbesserung dieser Situation gesehen. 

Es sei darauf hingewiesen, dass Automobilunternehmen, die Autos im Einklang mit dem Konzept der Kreislaufwirtschaft herstellen wollen, einen umfassenden Ansatz zu diesem Thema verfolgen müssen. Die erfolgreiche Umsetzung der Grundsätze der Kreislaufwirtschaft setzt voraus, dass sowohl die Art und Weise, wie Autos konstruiert, hergestellt und am Ende ihres Lebenszyklus behandelt werden, als auch die für die Herstellung von Fahrzeugen verwendeten Materialien auf einen angemessenen Standard gebracht werden. Das Modell der Kreislaufwirtschaft wird derzeit von führenden Unternehmen der Automobilbranche wie Volkswagen, Mercedes, Renault, BMW und anderen umgesetzt.  

Ein wichtiger Bestandteil der Kreislaufwirtschaft in der Automobilproduktion ist die stärkere Verwendung von Rezyklaten im Vergleich zu herkömmlichen Fahrzeugherstellungsmodellen. Moderne Technologien ermöglichen die Rückgewinnung von Rezyklaten, die erfolgreich in der Produktion von Automobilkomponenten eingesetzt werden können, ohne dass die Gefahr besteht, dass ihre wesentlichen Eigenschaften beeinträchtigt werden. Es lohnt sich, interessante Beispiele für den Einsatz von Rezyklaten und nachwachsenden Rohstoffen bei der Herstellung von Fahrzeugteilen näher zu betrachten. 

Wozu können Rezyklate und nachwachsende Rohstoffe im Automobilbau verwendet werden? 

Einer der Automobilhersteller, der sich für die Verwendung von recycelten Materialien bei der Herstellung von Fahrzeugkomponenten einsetzt, ist BMW. Die neuen Fahrzeuge der Marke verwenden mindestens 20 % recycelte Kunststoffe im Gesamtgewicht der bei der Herstellung eines Fahrzeugs verwendeten Kunststoffe. Beispiele für die Verwendung von Rezyklaten und erneuerbaren Materialien in einigen der neuesten Elektroauto-Modelle von BMW sind: 

• Mattlacke aus nachwachsenden Rohstoffen, einschließlich Bioabfall, 
• Wüstenstoff, der aus pulverisierten Kaktusfasern und Biopolyurethan gewonnen wird und als Ersatz für tierisches Leder z. B. bei Sitzpolstern dient, 
• recycelte Kunststoffe, die bei der Herstellung von Stoßstangen oder Windschutzscheibenabdeckungen verwendet werden, 
• Bodenbelag aus einer Kombination von Kunststoffen, die u. a. aus gebrauchten Fischernetzen gewonnen werden. 

Die BMW Group ist natürlich nicht der einzige Hersteller, der bei der Herstellung von Bauteilen für seine Fahrzeuge verstärkt auf Rezyklate und nachwachsende Rohstoffe setzt. Wie nutzen andere Automobilhersteller solche Lösungen, um die Umweltauswirkungen ihrer Fahrzeuge zu verringern? 

Ford verwendet für die Herstellung von Fahrgestell- und Motorabdeckungen sowie von vorderen und hinteren Radlaufabdeckungen für seine Neuwagen Kunststoffe aus PET-Flaschen, Nylon oder Polypropylen. Ein wichtiger Bereich der umweltfreundlichen Aktivitäten der Marke ist auch die Maximierung des Aluminiumrecyclings in den Produktionsstätten, wodurch der Bedarf an neuen Rohstoffen erheblich reduziert wird. Erwähnenswert ist auch, dass der Hersteller bei der Produktion eine Vielzahl von erneuerbaren Materialien pflanzlichen Ursprungs verwendet, wie zum Beispiel Sojaschaum für Sitzkissen, Rückenlehnen und Kopfstützen.  

Eine interessante Lösung, die Mercedes und seine Partner entwickelt haben, ist Pyrolyseöl, das teilweise aus gebrauchten Autoreifen gewonnen wird. In Kombination mit zertifiziertem Biomethan, das aus landwirtschaftlichen Abfällen gewonnen wird, entsteht ein Kunststoff mit sehr guten Eigenschaften, der für die Herstellung einer Vielzahl von Bauteilen wie z. B. Türaußengriffen verwendet werden kann. Durch die Möglichkeit, Bauteile aus Sekundärrohstoffen herzustellen, die sich in Qualität und technischen Parametern nicht von ihren Pendants aus so genanntem Neuplastik unterscheiden, entfällt die Notwendigkeit, fossile Rohstoffe zu verwenden. Es ist erwähnenswert, dass dieses recycelte Material auch für die Herstellung anderer Automobilkomponenten verwendet werden kann, z. B. für den Aufpralldämpfer, der Teil des Frontgurts eines Fahrzeugs ist. 

Es gibt zahlreiche Beispiele für den Einsatz moderner Rezyklate, nachwachsender Rohstoffe und anderer Arten von recycelten Rohstoffen bei der Herstellung von Automobilkomponenten. Im Zusammenhang mit anderen Anwendungen dieser Materialien, die hervorgehoben werden sollten, ist unter anderem zu erwähnen: 

• Halterung und andere recycelte Komponenten, die beim Audi Q4 e-tron verwendet werden, 
• Dinamica Mikrofaser, die zum größten Teil aus Polyesterfasern u.a. aus recycelten PET-Flaschen und Alttextilien gewonnen wird und in Kombination mit Kunstleder für die Polsterung der Sportsitze im Innenraum des Audi Q4 e-tron S line verwendet wurde, 
• Teppiche und Schalldämmung aus recycelten Materialien, die im Skoda ENYAQ iV verwendet werden, 
• Innenverkleidung des ID. Buzz von Volkswagen teilweise aus recycelten Materialien hergestellt. 

Zusammenfassung 

Die Automobilherstellung in Polen und auf der ganzen Welt durchläuft derzeit einen allmählichen Wandel in Richtung Ökologie und mehr Respekt für die natürlichen Ressourcen. Dazu gehört die ständige Suche nach neuen Materialien, die es den Automobilherstellern ermöglichen, die negativen Umweltauswirkungen der von ihnen produzierten Fahrzeuge zu verringern und gleichzeitig deren Effizienz und Leistung zu verbessern. 

Einer der wichtigsten Trends in der heutigen globalen Automobilproduktion ist das Bestreben, das Fahrzeuggewicht zu reduzieren. Warum setzen sich die Automobilhersteller ein solches Ziel? Die Gewichtsreduzierung eines Fahrzeugs kommt einer Reihe von Aspekten zugute, z. B. der Kraftstoffeffizienz und der Leistung des Fahrzeugs. Sie trägt auch zu geringeren Emissionen bei und macht das Fahrzeug umweltfreundlicher. Um das Gewicht ihrer Fahrzeuge zu verringern, suchen die Automobilhersteller nach modernen Leichtbauwerkstoffen, die schwerere Gegenstücke ersetzen können und gleichzeitig die erwarteten Eigenschaften, wie beispielsweise Festigkeit oder Wärmebeständigkeit, beibehalten. Verbundwerkstoffe, u. a. in Form von Kohlefaser und Kevlar, sowie innovative Kunststoffe wie Ultramid zeichnen sich in dieser Rolle aus. 

Unter dem Gesichtspunkt der Senkung der Umweltkosten von Fahrzeugen ist die Erhöhung des Anteils von Rezyklaten und erneuerbaren Materialien in ihrer Konstruktion wichtiger als die Verringerung ihres Gewichts. Der verstärkte Einsatz von recycelten Materialien bei der Fahrzeugherstellung ist auch eine gesetzliche Vorgabe für die Automobilhersteller. Der verstärkte Einsatz solcher Kunststoffe bei der Fahrzeugherstellung hat viele Vorteile, wie z. B. die Verringerung schädlicher Abgasemissionen, die Verringerung des Abfallaufkommens und die Senkung des Verbrauchs von Primärrohstoffen, um nur einige zu nennen. Der verstärkte Einsatz von recycelten Materialien ist auch ein notwendiges Element für die Automobilherstellung, um dem Konzept der Kreislaufmobilität zu folgen, das von einer wachsenden Zahl führender Automobilunternehmen umgesetzt wird. 

Als Endego verfügen wir über umfangreiche Erfahrung mit Technologieprojekten für den Automobilsektor. Wir bieten umfassende Dienstleistungen an, bei denen wir in jeder Phase des Projekts involviert sind, von der Entwicklung des ersten Konzepts bis hin zum Start der Serienproduktion. Unter anderem können Unternehmen, die das Gewicht ihres Fahrzeugs reduzieren und moderne recycelte Materialien für ihr Fahrzeug verwenden möchten, von der Unterstützung unseres qualifizierten Teams profitieren. 

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