„Hauptsächlich liegen die Kosten im Material selbst, aber auch in den Herstellprozessen und deren Automatisierungsgrad. Je günstiger die Materialien werden, desto mehr rückt der Aspekt der Herstellverfahren in den Vordergrund.“
Dr. Jens Schlimbach, Quickstep, Ottobrunn
„Die mit dem Einzug in die Automobilindustrie zunehmende Großserienfertigung eröffnet durch geringeren Manpower-Anteil, kürzere Zykluszeiten und Mengeneffekte ein nicht unerhebliches Kostensenkungs-Potenzial.“
Raimund Zirn, Schuler SMG, Waghäusel
Trotz ihrer hervorragenden Eigenschaften bleibt der Großserieneinsatz der endlosfaserverstärkten Kunststoffe bislang beschränkt. Warum?
Zirn Das bisher primär entscheidende Kriterium sind die Kosten, die insbesondere bei endlosfaserverstärkten Kunststoffen erheblich über Stahl- oder auch Aluminiumteilen liegen. Hierdurch sind die Anwendungsfelder, in denen zum Beispiel der Gewichtsvorteil die höheren Kosten rechtefertigt, begrenzt. Daneben spielt auch der bei Konstrukteuren und Fertigungs-/Montageplanern fehlende Erfahrungsschatz eine nicht unerhebliche Rolle.
Ist eine signifikante Reduktion der Herstellkosten für Faserverbundstrukturen möglich?
Schlimbach Unbedingt. Die heutigen Verfahren sind abgeleitet von Prozessen, wie sie in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt wurden. Wegen der langen Entwicklungszeiten sind diese in mancher Hinsicht schon nahezu antiquiert und selbstverständlich angepasst an die Erfordernisse dieser Industrie, in der oft nur sehr geringe Stückzahlen benötigt werden. Neue Prozesse und Varianten sind gerade am Entstehen und werden die Kostenstruktur erheblich verändern. Wesentliche fundamentale Umstellungen sind der Wechsel von Los-Produktion zu Linienproduktion, die Erhöhung des Automatisierungsgrads, die radikale Reduktion der Zykluszeiten, sowie der Umstieg auf Direktverfahren.
Zirn In die Herstellkosten fließen die Materialkosten und die Kosten für deren Verarbeitung ein. Mit zunehmenden Herstellkapazitäten insbesondere bei Carbonfasern werden deren Preise nachgeben; das energieintensive Herstellverfahren begrenzt jedoch das derzeit mögliche Kostensenkungspotenzial. Neben Glasfasern, deren Kostenreduktionspotenzial weitgehend ausgeschöpft sein dürfte, kommend zunehmend Konzepte mit alternativen Fasern ins Spiel, die eventuell Kostensenkungspotenzial eröffnen.
Lässt sich der Automatisierungsgrad zukünftig erhöhen?
Schlimbach Das ist keine Frage, sondern eine Notwendigkeit, die sich übrigens auch in der Luftfahrtindustrie herausstellt. Schon heute sind in vielen Anwendungen hohe Automatisierungsgrade zu erreichen.
Zirn Die Automatisierung der Herstellprozesse ist derzeit in der Tat noch als Bottleneck zur Erhöhung der Produktivität zu sehen.
Investiert die Automobilindustrie zu verhalten in Weiterentwicklung von Faserverbundtechnologien?
Schlimbach Insgesamt hat die Automobilindustrie dieses Thema gerade in letzter Zeit wieder verstärkt aufgegriffen. Aus meiner Sicht könnte jedoch durchaus stärker in neue Technologien investiert werden.
Zirn Wenn man die in den letzten Jahren von der Automobilindustrie im Bereich Leichtbau getätigten Investitionen betrachtet, kann man nicht von zu verhaltenem Engagement reden. Es gibt ja einen bekannten Vorreiter in Sachen Elektromobilität mit konsequenter Leichtbaustrategie aus CFK-Composite-Fahrgastzelle und Aluminium-Chassis, dessen Markterfolg ein großes Potenzial weiterer Investitionen der Automobilindustrie eröffnet. Durch die höheren Kosten insbesondere von CFK-Materialien wird ein hoher CFK-Anteil dem Premiumsegment vorbehalten bleiben. Die Leichtbaustrategie im Sinne Kosten-Nutzen wird auf einen zunehmenden Materialmix zwischen Aluminium, Magnesium, Composites und Stahlteilen hinauslaufen, wobei auch Stahl mit pressgehärteten oder hydrogeformten Bauteilen nach wie vor Gewichtsreduktionspotenzial bietet.
Gibt es Lösungen, um die Energieeffizienz und Nachhaltigkeit der Fertigung von Hochleistungsfaserverbundbauteile zu steigern?
Schlimbach Wir beschäftigen uns ständig in der Prozessentwicklung mit Möglichkeiten. Alle Ökobilanzen weisen jedoch in die Richtung, dass ein erheblicher Teil der Energieeinsparung, die durch den Einsatz der faserverstärkten Kunststoffe ermöglicht würde, durch die Herstellung der Fasern wieder relativiert wird. Hier, am Anfang des Produktlebenszyklus besteht somit also nicht nur auf Kostenseite erheblicher Entwicklungsbedarf.
Zirn Je höher die Laufleistung und je höher ist das durch Leichtbau erschlossene Einsparpotenzial. Es kann davon ausgegangen werden, dass die im Laufe eines Automobillebens durch Leichtbau mit Composites eingesparte Energie weit über der zur Herstellung derselben liegt. Bei der Verarbeitung von Composites wird zunehmend auf Energieeinsparung durch technische und organisatorische Maßnahmen geachtet.n
