von Susanne Bader

MÜNCHEN. “Mehr Forschung zu den carbonfaserbasierten Verbundwerkstoffen (CFK) tut Not” waren sich die Experten beim 6. Composite-Kongress in München einig. Die Praxis zeigt: Innovative Lösungen zum Thema können beitragen, dass Carbon reif wird für die Serienfertigung.

“Die Flechttechnik eignet sich für lange Bauteile mit variablen Querschnitten, vor allem auch in Verbindung mit anderen textilen Halbzeugen”, so Andreas Erber, Institut für Flugzeugbau der Universität Stuttgart. Sein Team hat einen Längsträger für Lkw in Flechttechnik umgesetzt, also ein Kernmaterial mit CFK-Fasern umflochten. Drei Prototypen sind in der Aldi-Flotte im Einsatz. Damit kann die Nutzlast um 25 bis 40 % des Trailergewichts erhöht werden und die Fahrstabilität wird besser, weil der CFK-Träger sehr verwindungssteif ist. Er ist als Sandwichkern in die Monocoque eingebaut. Dank der Flechttechnik können Preforming und Konsolidierung getrennt werden und es werden komplexe Querschnitte möglich.”

“Geflochtene Crashboxen erzielen eine sehr hohe Energieadsorption von 70 bis 100 Kilojoule”, sagt Olaf Rüger vom Lehrstuhl für Carbon Composites. Dort arbeitet man daran, die Energieaufnahmen geflochtener Faserverbundcrashboxen zu optimieren. Die Erkenntnis: Der Flechtwinkel beeinflusst die Wandstärke, die wiederum Einfluss auf die Energieadsorption hat. Rüger sagt, dass sich die Serienfertigung bereits abzeichnet.

Nicht für die Großserie gedacht ist der 790 kg leichte Sportwagen X-Bow von KTM. “Die Monocoque als lasttragende Struktur des Chassis haben wir durch eine Crashbox und Anbauteile aus CFK ergänzt”, sagt Peter Martin von KTM. Bauteiloptimierung, monolithische Bauweise und der Einsatz nur eines Halbzeugtypen sparen Material und Gewicht und geben Stabilität. Große Herausforderung ist die Verbindungstechnik: “Korrosion ist bei CFK immer ein Thema”, sagt Martin. “Und Lack ist teuer und schwer, man muss genau prüfen, wo man welchen einsetzt.” Das Prepreg-Verfahren zur Fertigung des Chassis sei zudem nur für die Kleinserie akzeptabel.

Der Kernverbundstoff ‚Tied Foam Core‘ von EADS besitzt hohes Potenzial für die Luftfahrt. “Es handelt sich um einen Schaumstoffrohling, der mit eingenähten Carbonfasern und Decklagen versehen wird”, so Dr. Gregor Endres, EADS Innovation Works. “Das Material bietet große Flexibilität bei den Kernmaterialien und moderate Kosten in der Produktion. Ein Industrialisierungskonzept steht am Anfang.”

“Wichtige Entwicklungen bei den Carbonfasern derzeit sind die Verwendung von Polyacrylnitrit und die pechbasierte Carbonfaser”, sagt Prof. Michael Buchmeiser von der Universität Stuttgart. “Die Faser aus Polyacrylnitrit ist für Anwendungen geeignet, bei denen Reißfestigkeit gefordert ist, Carbonfasern auf Basis von Pech sind sehr kostengünstig herzustellen.” Buchmeier beklagt, dass die Forschung über Carbonfasern Mitte der 90er-Jahre zurückgestellt wurde. “Gäbe es in Europa mehr zugängliches Wissen über die Carbonfaser gäbe, könnten wir sie viel besser herstellen”, so Buchmeiser.