Kunststoffe sind die Enabler für die Mobilität von morgen

Egal wie die automobile Zukunft aussehen wird, polymere Werkstoffe werden sie gestalten

  • Neue Auto-Trends sind eng verknüpft mit dem steigenden Einsatz von Kunststoffen. © RinspeedNeue Auto-Trends sind eng verknüpft mit dem steigenden Einsatz von Kunststoffen. © Rinspeed
  • Neue Auto-Trends sind eng verknüpft mit dem steigenden Einsatz von Kunststoffen. © Rinspeed
  • Dr. Rüdiger Baunemann, PlasticsEurope Deutschland

Mobilität ist ein zentraler Eckpfeiler unserer Industriegesellschaft. Die bunte Warenvielfalt wird zu unterschiedlichsten Bestimmungsorten überall auf der Welt transportiert. Und auch der moderne Mensch ist stets unterwegs. Mobilität ist Lifestyle geworden, sie prägt unser Leben, und sie ist der beherrschende Megatrend unserer Zeit.

Im Zentrum der individuellen Mobilität steht nach wie vor das Automobil. Es ist einer der zentralen, wenn nicht der zentrale Treiber des Megatrends Mobilität. Der weltweite Kraftfahrzeugbestand hat sich in den zurückliegenden 50 Jahren nahezu verzehnfacht. Rund um den Globus rollen derzeit weit über eine Milliarde Fahrzeuge, und das Mobilitätsverhalten bleibt wohl auch in Zukunft mit dem Bedürfnis nach individueller Fortbewegung verknüpft. Zunehmende Car-Sharing-Angebote gerade in Ballungsräumen sind dazu kein Widerspruch, helfen sie doch dabei, Autos so flexibel wie möglich zu nutzen. Neue Auto-Trends sind inzwischen dazugekommen, etwa autonomes Fahren oder alternative Antriebsarten. Die kontinuierlichen Schritte in die neue Autowelt sind eng verknüpft mit dem steigenden Einsatz eines noch recht jungen, ungemein vielfältigen Konstruktionsmaterials: Kunststoff.

Energieeffizienz, Sicherheit und Komfort

Die Mobilität der Zukunft erfordert, um nur die wesentlichen Eckpunkte zu nennen, größtmögliche Energieeffizienz schon in der Herstellung und bei der späteren Verwertung der Altfahrzeuge, erst recht aber im Betrieb der Fahrzeuge, die Minimierung der resultierenden Umweltbelastungen, die Erfüllung höchster Sicherheitsanforderungen für Passagiere wie für die Außenwelt – Stichwort Fußgängerschutz - sowie immer mehr Komfort, bis hin zu dem Punkt, an dem das Fahrzeug ohne Fahrer auskommt und autonom fährt. Zu allen genannten Herausforderungen hält Kunststoff bereits wesentliche Lösungsansätze bereit, so etwa zum Leichtbau.

Denn unabhängig davon, ob das Antriebssystem eines Fahrzeuges konventionell mit Verbrennungsmotor arbeitet oder elektrisch, spielt das Fahrzeuggewicht und deshalb der Leichtbau eine Schlüsselrolle. Unterschiedlichste Kunststoffe mit ihren geringen spezifischen Gewichten sind hier sowohl als Einzelwerkstoff als auch in Materialverbunden untereinander oder zusammen mit Stahl, Magnesium oder Aluminium Schlüsselmaterialien.

Leichtbau ist dabei die Suche nach dem besten Material zu akzeptablem Preis, in möglichst geringer Menge und am richtigen Platz. Die im Automobilbau als hoch innovativem Sektor nahezu ständige Suche nach neuen, besseren und leichteren Lösungen und immer weiteren Effizienzsteigerungen beflügelt die Kunststofferzeuger, den Kunststoffmaschinenbau und die Kunststoffverarbeiter zu immer neuen Verfahren und Werkstoffvarianten – und festigt die Rolle von Kunststoff als innovativem Leichtbauwerkstoff.

Gewichtsersparnis und Funktionsintegration

Auch der schnelle Ersatz des bewährten Verbrennungsmotors durch einen elektrischen Antrieb ist keineswegs trivial, verändert sich das Fahrzeug damit doch fast dramatisch: Elemente wie Leitungen für Kühlwasser, Kraftstoff oder Abgase, der Tank oder das Getriebe fallen weg, neue Teile, insbesondere Batterien kommen hinzu. Die Klimatisierung der Fahrzeuge muss ganz anders als bisher gestaltet werden, digitale Vernetzung und Komfort werden wichtiger. Kunststoffe geben Entwicklern und Designer die richtigen Mittel an die Hand, um auf der einen Seite die neuen Freiheiten zu nutzen und auf der anderen Seite die neuen Herausforderungen zu meistern: Der Werkstoff lässt sich nahezu in jede beliebige Form bringen, kann etwa elektrisch leitend sein isolierend oder, transparent oder opak, und er ermöglicht die Herstellung komplexer Flächen, engster Radien oder bionischer, dreidimensionaler Strukturen. Im intelligenten Materialmix etwa von Stahl, Magnesium, Aluminium und Kunststoff entstehen leichte und enorm belastbare Strukturen mit hoher Funktionsdichte, die die völlig unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften der Materialien gezielt miteinander kombinieren. Kunststoffe machen so Karosserieelemente nicht nur leichter, sie ermöglichen auch eine neuartige Funktionsintegration in der Außenhaut, verbessern die Aerodynamik vieler Einzelkomponenten und gestatten Designfreiheit. Apropos Designfreiheit: Ein transparenter, leichter und dennoch sehr stabiler Kunststoff, der jüngst für alle Scheiben im Auto zugelassen wurde, bietet Designfreiheit in einer neuen Dimension: Möglich wird damit dank semitransparenter Säulen und Rundumverscheibung ein echter 360-Grad-Blick, und dies zusätzlich zu den Vorteilen, die Kunststoff im Automobilbau ohnehin bietet.

Digitalisierung erfordert spezielle Materialien

Autonomes Fahren ist ein weiterer wichtiger Trend. Bequeme Mobilität, gesteigerte Sicherheit, reduzierte Umweltbelastung – das sind die Verheißungen des fahrerlosen Fahrens. Bei autonomen Fahrzeugen rückt insbesondere das gesamte Interieur inklusive Oberflächen und Bauteildesign ins Blickfeld. Design und Funktion können noch mehr miteinander verschmelzen. Gemäß der These, dass Mobilität Lifestyle ist, wird das Auto dann künftig zum rollenden Wohnzimmer, zum mobilen Arbeitsplatz, zum Besprechungsraum auf vier Rädern. Selbstverständlich inklusive digitaler Vernetzung über großflächige Anzeige-, Bedien- und Designelemente, wie sie bspw. funktionalisierte Folien aus Kunststoff ermöglichen. Damit lassen sich auf kleinstem Raum und mit geringstem Gewicht hochwertige Multi-Touch-Oberflächen mit integrierten elektronischen Komponenten herstellen. Bis Autos allerdings komplett autonom fahren (dürfen), wird es wohl noch einige Jahre dauern. Doch schon bei heutigen Automobilen sind oft zahlreiche Funktionalitäten an Bord, die in Richtung Autopilot gehen. Spurhalteassistenten, intelligente Geschwindigkeitsregler, Verkehrszeichenerkennung, Abstandhalter oder Stau-Anzeiger machen Fahrzeuge sicherer und vermeiden eine verzögerte oder ausbleibende Reaktion des Fahrers. Sie sind erst in jüngster Zeit hinzugekommen, bestehen – selbstverständlich – oft zu wesentlichen Teilen aus Kunststoff, machen mit zusätzlichen Bauteilen die Autos aber auch schwerer. Damit Autos wirklich autonom fahren können, müssen sie mit weiteren Sensoren, Kameras und Radarsystemen ausgestattet werden, also noch komplexeren und ausgeklügelteren Assistenzsystemen als bislang – umso wichtiger wiederum wird konsequenter Leichtbau. Der Traum vom autonom fahrenden Auto führt mit Sicherheit über den Werkstoff Kunststoff.

Kunststoff: wie gemacht für additive Fertigung

Ein weiterer wichtiger Schritt in die Zukunft könnte die Verknüpfung von Leichtbau und additiver Fertigung sein: Ein Autohersteller fertigt schon seit vergangenem Jahr in seiner LKW-Sparte Ersatzteile mit 3D-Druckern. Die Teile aus dem Drucker wie etwa Abstandshalter, Aufhängungen oder Kabelkanäle verfügen über die gleiche Qualität wie die aus herkömmlichen Produktionsanlagen, können aber Just-in-Time und manchmal sogar genau dort, wo man sie benötigt, hergestellt werden.

Fazit

Unabhängig davon, welche Trends und Techniken sich im Fahrzeugbau am Ende durchsetzen, scheint schon heute gewiss: Kunststoff ist der Werkstoff, mit dem sich die automobile Zukunft gestalten lässt. (mr)

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60329 Frankfurt

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