Im Flugzeugbau und in der Raumfahrttechnik sind sie schon lange
Standard.
Extrem leichte Werkstoffe auf der Basis von Carbon- oder Glasfasern.
Im Automobilbau hat man sie bisher eher sparsam eingesetzt.
Für Mittelklassewagen sind sie einfach zu teuer.
Dabei könnten sie durch Gewichtsersparnis auch den Treibstoffverbrauch
deutlich senken.
Ein Team von Nachwuchswissenschaftlern am Karlsruher Institut für
Technologie will jetzt die Leichtbaumaterialien aus der Luxusklasse
holen und den flächendeckenden Einsatz im Fahrzeugbau möglich machen.
Die Materialien sind deutlich leichter und haben den Vorteil, dass die
Fasern in die Lastrichtung ausgerichtet werden können, dass man also
die Fasern so legen kann, dass die Lasten optimal abgetragen werden.
Die Maschinenbau-Ingenieurin Dr. Luise Kerger ist Projektleiterin der
Nachwuchsforschergruppe Green Mobility am Karlsruher Institut für
Technologie.
Dort beschäftigt man sich mit Hochleistungsfaserverbundstoffen, bei
denen extrem dünne Kohlenstofffasern Kunststoffe versteifen.
So kann man etwa eine Türsäule genau dort verstärken, wo sie auch
belastet wird.
Bei einer B-Säule im Auto, da weiß man, unter einer Krechbelastung
gibt es die und die Biegelbelastung und das ist ziemlich vorbestimmt,
wie das Bauteil kaputt geht und wie man dann auch Fasern legt.
Im Unterschied zum Metall wird der Werkstoff für jedes Fahrzeugteil
maßgeschneidert hergestellt.
Deshalb sind Faserverbundstoffe leider sehr teuer.
Die Aufgabe besteht jetzt darin, zum einen die Entwicklungskosten zu
reduzieren und dann auch den Prozess zu optimieren, so dass er weniger
teuer ist, dass man weniger Abfall hat durch das Zuschneiden der
Halbzeuge und vor allen Dingen die Zeit reduziert, die Fertigungszeit.
In Karlsruhe arbeitet man an besseren Computersimulationsmodellen.
Sie sollen die maßgeschneiderte Auslegung jedes Bauteils möglichst
einfach machen.
Die Materialmodelle, die man für die Simulation braucht, müssen
entsprechend ausgestattet werden.
Wenn man dann die Struktur entsprechend simuliert, kann das Verhalten
unter einer bestimmten Belastung abgebildet werden und so kann geprüft
werden, ist die Struktur ausreichend gesichert gegen Schädigung.