Im Rennsport getestet und für gut befunden: der neue Porsche 718 Cayman GT4 Clubsport besitzt Karosseriebauteile aus Biofaser-Verbundwerkstoffen, die im Anwendungszentrum für Holzfaserforschung HOFZET des Fraunhofer-Instituts für Holzforschung, Wilhelm-Klauditz-Institut WKI, gemeinsam mit dem IfBB – Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe der Hochschule Hannover entwickelt wurden.
Biobasierte Verbundwerkstoffe im Rennsport
Seit einigen Jahren schon werden die Werkstoffe in den rollenden Entwicklungslabors des Rennstalls Four motors, in den Bioncept-Cars, getestet. Diese jahrelangen Erfahrungen flossen in die Materialentwicklung für die Bauteile des neuen Porsche-Modells ein. Es ist das erste in Serie produzierte Auto, das über Karosserieteile aus einem Biofaser-Verbundwerkstoff verfügt. Fahrer- und Beifahrertür sowie der Heckflügel sind aus dem Naturfasermix hergestellt.
Mit 1.320 kg ist der Cayman ein echtes Leichtgewicht. Hier kommt die im Vergleich mit Stahl hohe Gewichtseinsparung von maximal 60 % bei den Türen durch Bioverbundwerkstoffe zum Tragen.
Pflanzenfasern als Bestandteile von Bioverbundwerkstoffen sind eine nachhaltige Alternative für leichte Fahrzeugkarosserien. Durch den biogenen Anteil verbessern sie die ökologische Bilanz der industriellen Hochleistungsverbundwerkstoffe während der Herstellungs-, Gebrauchs- und Entsorgungsphase.
Auch aus wirtschaftlicher Sicht ist der Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen vorteilhaft, denn Naturfasern aus Flachs, Hanf, Holz oder Jute sind günstiger als Carbonfasern und benötigen weniger Energie bei der Herstellung. Die Vorzüge der Gewichtsersparnis werden also nicht teuer erkauft. Hinzu kommen noch Vorteile in der industriellen Verarbeitung – und der Anwendung im Fahrzeug, denn durch ihre natürlich gewachsene Struktur bieten die Bioverbundwerkstoffe gute akustische Dämpfungseigenschaften und eine geringe Splitterneigung, was bei Unfällen von Vorteil ist.
Grundlage für die Großserienproduktion
Der Verbundstoff besteht aus einem duroplastischen, polymeren Matrixsystem, das mit Naturfasern verstärkt wird. Verwendet wird Naturfasergewebe, da es gut verfügbar, zugfest, besonders fein, homogen, und drapierfähig ist – und sich damit gut an die Bauteilformen anpassen lässt. Mit den so exakt herstellbaren Abmessungen ist eine problemlose und qualitätssichernde Verarbeitung auch in der Kombination mit den anderen, herkömmlich hergestellten Bauteilen möglich.
Dies ist eine wichtige Grundlage für die mögliche Großserienproduktion. Darüber hinaus hat das Fraunhofer WKI aber auch weitere Faktoren dafür in die Betrachtung einbezogen – unter anderem Verwertungsstrategien und Recyclingkonzepte sowie Up-scaling-Ansätze für die in höherer Stückzahl zu produzierenden Bauteile.
Ziel ist nicht, die Carbonfaser aus dem Karosseriebau zu verdrängen. Vielmehr geht es den Forschern darum, unter Nachhaltigkeitsaspekten möglichst viel Gewicht einzusparen und die Carbonfaser nur dort zu nutzen, wo sie strukturell von Vorteil sind – und damit sowohl Preis als auch der Energiebedarf bei der Herstellung gerechtfertigt sind.
Bild oben: Beim Cayman GT4 Clubsport nutzt Porsche Naturfaser-Verbundwerkstoffe (Quelle: Porsche)
Quelle und weitere Infos: Fraunhofer Institut, Hannover Messe
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