Der hohe Stellenwert von GFK innerhalb der Gruppe der Leichtbaustoffe betrifft auch den Einsatz in der Automobilindustrie. Heutige Fahrzeuge bestehen noch zu über 60 % aus Eisen und Stahl. Dem Zwang zum Leichtbau folgend, liegt hier ein großes Potential zur Erhöhung der Leichtmetall- und Kunststoff-Anteile vor. Die Vorteile der unverstärkten und kurzfaserverstärkten thermoplastischen Kunststoffe liegen in der sehr niedrigen Dichte und hoher Zähigkeit. Begrenzt wird der Einsatz dieser Werkstoffe durch die relativ geringe Steifigkeit und höhere Wärmeausdehnung. Im Rahmen der GFK-Industrie interessiert aber mehr der Vergleich mit den zu ersetzenden Stahlwerkstoffen und Leichtmetallen. Wenn eine oder mehrere Werkstoffgruppen die Hauptvorgaben für ein zu entwickelndes Bauteil erfüllen, müssen weitere Kriterien herangezogen werden. Die für den Automobilleichtbau besonders wichtigen Größen wie potentielle Gewichtsreduktion und Preis müssen vom Rohstoff oder Halbzeug auf anbaufertige Bauteile ausgeweitet werden. Den Argumenten der Metallindustrie folgend, scheint der Werkstoff Aluminium die optimale Antwort auf viele der aktuellen Fragen zu sein. Aluminium steht in großen Mengen zur Verfügung, ist leicht, besitzt hohe mechanische Festigkeit und ist sehr korrosionsresistent. In einer Energiebilanz werden Aluminium, GFK-UD und SMC mit herkömmlichen Stahlwerkstoffen verglichen. Während der Energiebedarf für die Herstellung faserverstärkter Kunststoffe etwa bei einem Drittel von Stahl liegt, ist für die Aluminiumproduktion die 2 - 3 fache Energiemenge aufzuwenden. Hier bieten GFK-Werkstoffe also günstige Lösungen. Besonders geeignet sind SMC oder BMC für großflächige Außenteile, wie Motorhauben oder Heckklappen, da hier die geforderte hohe spezifische Steifigkeit, die geringe thermische Ausdehnung, die hohe Qualität der Oberfläche und die Forderung nach günstigen Werkzeugkosten vom Werkstoff erfüllt werden. Es wurden festigkeitskritische Strukturbauteile entwickelt. Ihr Einsatz ist aber noch beschränkt, da die die Fertigungsverfahren keine Serienfertigung zulassen.
Leichtbauwerkstoffe im Vergleich
Comparison of lightweight materials
1994
8 Seiten, 11 Bilder, 2 Tabellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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