Carbon: Teile in Autos, Flugzeugen, Maschinen: Wie Carbon die Region voranbringt

Das Teil, das Tjark von Reden in den Händen hält, könnte in Zukunft in ein Automobil eingebaut werden. Zum Beispiel in das Elektroauto i3 von BMW. Es ist schwarz, länger als ein Arm und hat eine Rippenstruktur. Damit erinnert es an den Aufbau früherer Fachwerkhäuser. Im Auto würde es als Querträger über der Windschutzscheibe sitzen. Das Besondere ist zum einen, dass es nicht aus Stahl oder Aluminium ist, sondern aus Carbon. Die Skelettbauweise bringt weitere Vorteile, erklärt Tjark von Reden. Das Gewicht sinkt weiter, die Kosten ebenfalls.

Entstanden ist das Bauteil als Studie im Rahmen des Forschungsprogramms „MAI Carbon“, das in den letzten fünf Jahren in der Region München/Augsburg/Ingolstadt stattfand und vom Bund mit 40 Millionen Euro gefördert wurde. Tjark von Reden kennt die Ergebnisse des Projektes gut. Er leitet „MAI Carbon“. Die Ergebnisse wurden auf einer Abschluss-Konferenz am Mittwoch und Donnerstag in der Messe in Augsburg präsentiert.

Carbon gilt als Werkstoff der Zukunft

Carbon gilt als Werkstoff der Zukunft. Dabei werden Kohlenstoff-Fasern mit einem Kunststoff umschlossen, der später aushärtet. Es entstehen robuste, schwarze Bauteile. Fachleute sprechen von carbonfaserverstärkten Kunststoffen, kurz CfK. Das Material hat mehrere Vorteile: „Damit kann man sehr leicht bauen“, erklärt Tjark von Reden. Kunststoff hat relativ wenig Gewicht. Zudem ist das Material steif und fest – ein Vorteil im Autobau. Und es rostet nicht.

Die Fahrgastzelle des BMW i3 ist zum Beispiel aus CfK gefertigt. Auch der Airbus A350 besteht zum großen Teil daraus. Das Problem des Werkstoffs: Lange Jahre war viel Handarbeit nötig.

Das Ziel von „MAI Carbon“ war, den Werkstoff für die Serienreife fit zu machen. Dafür arbeiteten Forscher und Entwickler aus Universitäten und Firmen zusammen, unter anderem Audi, BMW, Airbus, SGL Carbon, Premium Aerotec, die Technische Universität München, die Uni Augsburg und die Industrie- und Handelskammer Schwaben. In 36 Einzelprojekten untersuchten die Forscher, wie sich Carbon-Teile vollautomatisch produzieren lassen, wie sich Fehler in Bauteilen aufspüren lassen oder wie man die Fasern eines Tages recyceln kann, erklärt Tjark von Reden. Vom Erfolg sind die Teilnehmer überzeugt.

Fast 6000 Arbeitsplätze wurden geschaffen

Gelungen sei es, die Kosten der Verarbeitung von Carbon deutlich zu senken. Das Material könne nun deutlich schneller verarbeitet werden. Fast 6000 Arbeitsplätze wurden geschaffen, rund tausend Studenten hätten sich auf Carbon spezialisiert. Die Forschung rund um das „schwarze Gold“, wie die Fachleute ihren Werkstoff gerne nennen, „wird den Standort und die Unternehmen langfristig voranbringen“, sagt Tjark von Reden. Ähnlich sieht es Lars Herbeck von Voith Composites aus Garching. „Wir haben die Entwicklung um zehn Jahre vorangetrieben.“ Fachleute aus Amerika, Korea, Australien und China kämen hierher, um zu lernen. „München/Augsburg/Ingolstadt ist die Spitzenregion für CfK weltweit“, sagt Herbeck. Auch Professor Klaus Drechsler, Leiter der Fraunhofer-Projektgruppe Leichtbau in Augsburg und Vorstandschef von „MAI Carbon“, zeigt sich von der Zukunft der Technologie überzeugt: „Es wird in Zukunft kein Flugzeug ohne CfK mehr abheben“, sagt er zum Beispiel.

Warum aber fahren dann auf den Straßen bis auf Ausnahmen wie den BMW i3 nur wenige Autos aus Carbon? Zum einen komme es darauf an, „das richtige Material an der richtigen Stelle“ zu verwenden, sagen Fachleute wie Tjark von Reden oder Andreas Erber von der SGL Group. Das heißt, dass nicht ganze Autos aus Carbon sein müssen, aber wichtige Teile davon. Der BMW 7er besitzt zum Beispiel viele Teile aus dem Werkstoff. Dazu kommt, dass es einige Zeit braucht, bis die Forschungsergebnisse in Produkte einfließen. Interessant wird das Thema also für Fahrzeuge, die in fünf Jahren auf den Markt kommen, sagen die Fachleute.

Auch China und Südkorea investieren massiv in die Technologie

Und die Entwicklung ist nicht am Ende. „Es ist noch viel zu tun“, gibt Lars Herbeck von Voith Composites zu. Zum Beispiel gehe es darum, die Kosten weiter zu senken. Die Technologie ist noch immer relativ teuer. In der Arbeit nicht nachzulassen, ist wichtig, da auch China und Südkorea massiv in die Technologie investierten, betont MAI-Carbon-Vorstandschef Drechsler.

Auch deshalb soll es nach fünf Jahren nicht einfach vorbei sein mit der Forschung. Der Freistaat Bayern fördert das Anschlussprojekt „Campus Carbon 4.0“ mit 15 Millionen Euro. Auch „MAI Carbon“ wird es weiterhin geben. Der Freistaat stellt für das Team im Technologiezentrum Augsburg in den nächsten zwei Jahren 550000 Euro bereit.

Auch das Textilmuseum Augsburg hat sich im vergangenen Jahr dem Werkstoff Carbon gewidmet. Mehr dazu lesen Sie hier: Auf diese Faser fahren alle ab.