Megatrend Leichtbau
Leichtbau ist einer der Megatrends in der Automobilindustrie. Getrieben durch immer strengere Vorgaben zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes gewinnt der Einsatz von neuen, leichteren Materialien zunehmend an Bedeutung. Als Innovationsführer im Bereich Scharniersysteme schreitet Edscha auch hier voran und hat erstmals ein Heckdeckelscharnier aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, kurz CFK, eigenständig entwickelt und zur Großserienreife gebracht. CFK gilt als Hightech-Material im Leichtbau und wird insbesondere wegen seines geringen Gewichts und seiner hohen Festigkeit eingesetzt. So ist es Edscha durch den Einsatz von Faser-Verbund-Kunststoffen gelungen, das Bauteilgewicht um 56 Prozent zu verringern, ohne dabei die mechanischen Anforderungen an das Scharnier einzuschränken.
Im Zuge der Mobilitätswende und zunehmender Elektromobilität wird zukünftig kaum ein Automobilhersteller auf Leichtbau verzichten können. Die Zusatzgewichte der schweren Akkumulatoren in den heutigen Elektroautos müssen unter anderem durch teureren Leichtbau von Karosseriekomponenten kompensiert werden. Bisher wurde CFK im Automobil aus Kostengründen nur sehr sparsam eingesetzt. Im Gegensatz zu anderen Branchen wie beispielsweise Luft- und Raumfahrt. So gibt es hinsichtlich der tolerierbaren Mehrkosten für Leichtbau deutliche Branchen-Unterschiede. In der Automobilindustrie waren in der Vergangenheit Leichtbaukosten in Höhe von 5 Euro pro reduziertem Kilogramm Masse realisierbar. Beim Schienenfahrzeugbau waren es 50 Euro. Die Luftfahrtindustrie kam dagegen bei Großraumflugzeugen auf realisierbare Leichtbaukosten in Höhe von 500 Euro pro eingespartem Kilo. Ganz zu schweigen von der Raumfahrt, wo für jedes eingesparte Kilo 5.000 Euro ausgegeben werden konnten. [Kopp2011]
Dabei könnte sich der Einsatz von CFK in Elektrofahrzeugen und Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren angesichts drohender CO2-Strafzahlungen schon bald kostenneutral auswirken. Bereits im Jahr 2010 kam die Studie „Leichtbau bei Elektrofahrzeugen“ der RWTH Aachen unter anderem zu dem Ergebnis, dass sich durch eine Gewichtsreduzierung um ein Kilogramm etwa zehn Euro Batteriekosten einsparen lassen.
Bei der Fertigung des Heckdeckelscharniers aus CFK setzt Edscha den in der Kunststoffverarbeitung bekannten Thermoformprozess ein. Dabei wird ein faserverstärkter Kunststoff, der in eine Thermoplast-Matrix eingebettet ist, umgeformt. Der Herstellungsprozess wurde nach und nach so innoviert, dass Edscha heute in der Lage ist, Großserien zu fertigen. Überdies generiert Edscha mit der großen Fertigungstiefe eine hohe Wertschöpfung und Qualitätssicherheit. Weitere Anwendungs-möglichkeiten bietet zudem die Sandwichbauweise, bei der CFK mit kostengünstigen Materialien wie beispielsweise glasfaserverstärkten (GFK) oder aramidfaserverstärkten Kunststoffen (AFK) kombiniert wird.
Quelle: [Kopp2011] Kopp, Gu.; Burkardt, N.; Majic, N.: Teil 1, Kapitel 3: Leichtbaustrategien und Bauweisen, in: Henning, F. (Hrsg.); Moeller, E. (Hrsg.): Handbuch Leichtbau, München, Hanser Verlag, 2011