Leichtbau im Automobil – ein Überblick

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Bei der Herstellung geht man oft von einer Polyacrylnitril-Faser aus, also einem Kunststofffaden. In einem komplexen Prozess wird aus diesem so genannten Precursor eine Faser, die aus fast reinem Kohlenstoff besteht. Sie ist nur wenige Tausendstel Millimeter dick und damit dünner als ein menschliches Haar. Je etwa 50.000 dieser Fasern werden zu Bündeln – so genannten rovings – zusammengefasst. Diese Bündel werden wiederum zu Gelegen verarbeitet. Anders als bei Textilgeweben werden die Fasern dabei nicht verschränkt oder verwoben, sondern in einer Ebene nebeneinander angeordnet.

Das zugeschnittene, aber noch flache Gelege erhält dann im so genannten Preform-Prozess seine Form. Dabei verleiht ein Heizfeld dem Lagenpaket eine stabile, dreidimensionale Kontur. Mehrere dieser vorgeformten Lagenpakete (Preform-Rohlinge) können dann zu einem größeren Bauteil zusammengefügt werden. Der nächste Schritt ist dann die Harzinjektion. Erst durch das Aushärten des Harzes erhält das Bauteil seine endgültige Form und ist dann so belastbar wie Stahl – bei geringerem Gewicht.

CFK ist bei gleicher Festigkeit ungefähr 50 Prozent leichter als Stahl. Anders als bei Metallen ist CFK aber nicht in alle Raumrichtungen gleich belastbar. Die Festigkeit und Steifigkeit ist quer zur Faserrichtung wesentlich geringer als in Richtung der dünnen Röhren. Deshalb werden die Faserlagen in verschiedenen Richtungen eingelegt. Weil es dabei auf Genauigkeit ankommt, werden die CFK-Matten oft von Hand übereinander geschichtet (Handlaminieren). Oft muss der Werkstoff danach im Autoklaven getempert werden: Er wird unter Druck erhitzt, um eine optimale Stabilität zu erreichen.