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Marktprognose 2030

Der Anteil von Leichtbaumaterialien beträgt derzeit in der Automobilindustrie im Materialmix 29 Prozent und wird bis 2030 etwa auf zwei Drittel steigen. Der Jahresumsatz mit Leichtbauteilen aus hochfesten Stählen, Aluminium und faserverstärkten Kunststoffen für Fahrzeuge soll von aktuell 70 Milliarden Euro auf über 300 Milliarden Euro wachsen.
Der Hauptanteil von knapp 40 Prozent wird dabei laut McKinsey auf hochfeste Stähle entfallen. Auch für Aluminium, Magnesium und Kunststoff sagt die Studie starke Zuwächse voraus. Dagegen würden glasfaser- und kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (GFK beziehungsweise CFK) in erster Linie den Flugzeugbau verändern.

„In der Luftfahrtbranche ist der Einsatz dieser teureren Materialien von Total-cost-of-ownership-Betrachtungen getrieben. Leichtbau mit CFK erlaubt mehr Zuladung und sorgt über ein Flugzeugleben hinweg für enorme Kraftstoffersparnis“, erklärt McKinsey-Partnerin Dr. Ruth Heuss.

Für die Automobilindustrie bleibt CFK mit 0,5 Prozent Anteil am Materialmix ein Nischenprodukt. Der Markt von Kohlenstofffasern wird laut Studie bis 2030 von zuletzt 20.000 Tonnen auf 500.000 Tonnen Fasern wachsen. Davon werden 25 Prozent auf die Luftfahrt und Windbranche entfallen, der restliche Anteil übernimmt der Automobilbau. Allerdings muss sich das Preisgefüge dafür noch stark ändern. Der Leichtbau mit CFK kann bis zu 50 Prozent Fahrzeuggewicht gegenüber Stahl einsparen. Aber noch sind CFK-Bauteile selbst unter Annahme sehr großer Stückzahlen sechsmal teurer als die gleichen Komponenten aus Stahl. Das soll sich bis 2030 ändern.

Kostenverschiebung

Die Mehrkosten von CFK werden sich dem Preisniveau von Aluminium annähern, erwarten die Analysten von McKinsey. Während Aluminium etwa 40 Prozent teurer als Stahl sein wird, soll CFK gegenüber Stahl dann nur noch 90 Prozent statt bisher 570 Prozent Mehrkosten verursachen. „Allerdings müssen mehrere radikale Annahmen zusammentreffen, um das avisierte Kostenniveau tatsächlich zu erreichen“, schränkt Heuss ein.

Nach wie vor stehen dem Leichtbau im Fahrzeug hohe Kosten entgegen. „Effizienzmaßnahmen am Verbrennungsmotor und Elektrifizierung sind finanziell wesentlich attraktiver“, sagt McKinsey-Partner und Elektromobilitätsexperte Dr. Nicolai Müller. Allerdings erhöhten die Batterien der Elektrofahrzeuge deren Gewicht, was der Leichtbau wieder kompensieren müsse.

Während bei herkömmlichen Fahrzeugen etwa 50 kg Mehrgewicht und bei Hybriden 100 kg bis 150 kg ausgeglichen werden müssten, seien es bei Elektroautos rund 250 kg. Dafür würden die Hersteller je nach Pkw-Segment Kosten zwischen 3 Euro/kg und 10 Euro/kg akzeptieren. Bei den reinen Elektrofahrzeugen könnten sogar bis zu 20 Euro je kg Gewichtsreduktion akzeptabel werden. „Das gilt für den Fall, dass die Batteriekosten nicht wie geplant um drei Viertel auf 230 Euro/kWh sinken, sondern nur um die Hälfte auf 460 Euro/kWh“, erklärt Müller.

Materialmix hängt ab von Fahrzeugklasse

Laut Studie werden Automobilhersteller je nach Segment unterschiedliche Materialien einsetzen. Bei Klein- und Kompaktwagen werden sich 2030 kostengünstige Materialmischungen aus 48 Prozent hochfesten Stählen, 15 Prozent Stahl und jeweils etwa 10 Prozent Aluminium und Kunststoff zusammensetzen. Damit seien 250 kg Gewichtsreduktion bei 3 Euro/kg Zusatzkosten für das Reduzieren des Gesamtgewichts zu schaffen. Hersteller von Oberklassefahrzeugen werden durchschnittlich 4 Euro/kg investieren, um das Gewicht um 420 kg zu senken. Hauptrohstoffe hierbei sind vor allem Aluminium, Kunststoff und Magnesium, während hochfeste Stähle, CFK und GFK untergeordnete Rollen spielen.

Bei Modellen im Luxussegment sowie bei hochwertigen Elektrofahrzeugen wird der CFK-Leichtbau dominieren, so die Studie. Sie sollen etwa zur Hälfte aus Faserverbundwerkstoffen und Kunststoff bestehen. Die andere Hälfte machen Leichtmetalle und hochfeste Stähle aus, während herkömmlicher Stahl nicht einmal mehr ein Zehntel zum Fahrzeuggewicht beiträgt.

Im Luxussegment und bei exklusiven Elektroautos „können sich sichtbare CFK-Komponenten als Differenzierungsmerkmal positiv auf die Nachfrage auswirken“, meint Müller. Kunden würden das Material mit fortschrittlicher Technologie assoziieren.

Breiter Einsatz von CFK ungewiss

Bei allen Veränderungen, angefangen von der Konstruktion über die Fertigungstechnik bis hin zur Inspektion, Reparatur oder zum Recycling der Faserwerkstoffe wird aus der Studie deutlich, dass der breite Einsatz von CFK in Volumenmärkten innerhalb der nächsten 20 Jahre mehr als unwahrscheinlich ist. Autohersteller werden den Einsatz der Werkstoffe vorerst auf spezielle Modelle und reine Elektrofahrzeuge in kleineren Stückzahlen begrenzen.

Um die aktuell diskutierten CO2-Flottengrenzwerte von 95 g/km und später 75 g/km zu erreichen, spiele CFK-Leichtbau nur eine Nebenrolle. Treten die Prognosen der Studie ein, wird der Klimaschutz im Automobilsektor auch 2030 vor allem das Geschäft optimierter Verbrennungsmotoren in elektrifizierten Antriebssträngen sein, die Fahrzeuge aus hochfesten Stählen, Leichtmetallen und Kunststoff antreiben.

 

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P. Trechow