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Wo ist das erschwingliche Kohlefaserauto?
Autoteile aus Kohlefaser werden seit Jahrzehnten in europäischen Supersportwagen im Wert von über 1 Million US-Dollar von Ferrari und McLaren verwendet. Aber zum ersten Mal werden eine Handvoll 2016er Modelle, die in Autohäusern in der Nachbarschaft verkauft werden, ultraleichte, aber teure Kohlefasermaterialien enthalten. Die neue BMW 7er Limousine, die bei etwa 80.000 US-Dollar startet, sowie die ähnlich teuren Sportwagen Alfa Romeo 4C und Chevrolet Corvette Z06 verwenden Kohlefaserelemente.
Das Fahrwerk des BMW 7er kombiniert Stahl, Aluminium und kohlefaserverstärkten Kunststoff. Im Bild oben sind die schwarzen Teile um die Türrahmen und über dem Dach aus Kohlefaser.
Aber lassen Sie sich davon nicht täuschen, dass Kohlefaserautos an der Schwelle zum Mainstream stehen. Während die Kosten für Kohlefasermaterialien und -produktion in den letzten Jahrzehnten gesunken sind, bleiben sie für alles andere als begrenzte Anwendungen in Nischenfahrzeugen unerschwinglich. Obwohl steigende Kraftstoffeffizienzstandards die Autoindustrie zweifellos dazu motiviert haben, die Technologie weiterzuverfolgen, geht sie nur dann in Produktion, wenn die Autohersteller glauben, dass das Material einem teuren Modell eine gewisse Anziehungskraft im Supersportwagen-Stil verleihen kann.
Kohlefaser ist ein flexibles, gewebeähnliches Material, das in Kombination mit einem Polymer in die Form eines Autoteils geformt werden kann, das stärker und leichter als die heutigen Stahl- und Aluminiumteile ist. Die höheren Kosten beruhen auf dem Fasermaterial selbst sowie längeren Produktionszeiten. Metallteile können in Sekunden gestanzt werden, aber es kann mehrere Minuten dauern, bis ein Kohlefaserteil geformt und ausgehärtet ist.
BMW verwendet Kohlefaser in wichtigen Dachelementen, tragenden Dachsäulen und Türrahmen – im Grunde alles, was hoch abseits der Straße ist. Für das Chassis kommen inzwischen Stahl und Aluminium zum Einsatz. Wir sparen Gewicht, aber wir sparen Gewicht in der Höhe“, sagt Paul Ferraiolo, Leiter Produktplanung und -strategie bei BMW Nordamerika. Es ermöglicht unseren Ingenieuren, ein Auto mit einem niedrigeren Schwerpunkt zu konstruieren.
Im Werk des Unternehmens in Dingolfing, Deutschland, wird ein BMW 7er mit Karbonfaser in Teilen des Rahmens produziert.
Die Verwendung von Kohlefaser bei BMW in der 7er-Reihe nutzt Investitionen und Erfahrungen bei der Verwendung des Materials in seinen Plug-in-Elektroautos i3 und i8. Kohlefaser ist für Elektroautos wirtschaftlich sinnvoller, weil Lithium-Ionen-Batterien teuer sind. Weniger Gewicht bedeutet einen kleineren Akku, ein lohnender Kompromiss. Der Wechsel vom i3 zur 7er-Serie ist eine Art Migration von Kohlefaser von einer begrenzten Anwendung zu einer anderen – um Investitionen auszugleichen, die möglicherweise ein Jahrzehnt oder länger nicht in alltägliche Produkte gelangen.
Dieselbe unternehmensinterne Technologiemigration erklärt die großzügige Verwendung von Kohlefaser beim 75.000-Dollar-Sportwagen Alfa Romeo 4C, der von Fiat-Chrysler Automobiles hergestellt wird. Fiat-Chrysler verfügt über umfangreiche Erfahrungen und Fachkenntnisse in der Kohlefasertechnologie, einschließlich der Erkenntnisse aus Ferrari und Maserati, sagt Fabio Migliavacca, Senior Product Planner bei Fiat-Chrysler (dem auch diese italienischen High-End-Marken gehören).
Ich bin kürzlich fünf Tage lang den Alfa Romeo 4C gefahren. Fiat-Chrysler verwendete Kohlefaser für das gesamte Chassis dieses Modells, und was für ein Unterschied das macht. Der Alfa Romeo 4C wiegt etwa 2.500 Pfund, während ähnliche Luxus-Roadster üblicherweise etwa 3.000 Pfund oder mehr wiegen. Das Erlebnis, eine so leichte Karosserie schnell in Kurven hinein und aus Kurven heraus zu bewegen, ist weitaus aufregender, als Sie es sonst von einem 237-PS-Vierzylindermotor erwarten würden. Die Kohlefaserkarosserie fühlte sich äußerst manövrierfähig an – mit einer bemerkenswert schnellen Reaktion auf Eingaben der straffen Lenkung des Roadsters.
Der Alfa Romeo 4C ist ein 65.000-Dollar-Roadster, aber was ist mit dem zugänglicheren Mazda MX-5 Miata, der bei etwa 25.000 Dollar beginnt? Kohlefaser ist derzeit nicht wirtschaftlich, sagt Dave Coleman, Entwicklungsingenieur des neuen Miata. Wir haben langfristige Pläne zur Gewichtsreduzierung in der Zukunft, aber hinter allen Technologien stehen große Fragezeichen.
Die Liste der Fragen ist lang. Wann werden wir schneller aushärtende Harze haben, um die Produktionszeiten von Kohlenstoffverbundwerkstoffen zu verkürzen? Werden effizientere Verbrennungsmotoren und Alternativen wie Elektrofahrzeuge zu ausreichenden Verbesserungen der Kraftstoffeffizienz führen, selbst wenn Autos nicht viel leichter werden? Werden autonome Sicherheitsfunktionen es Autoherstellern ermöglichen, Autos sicher genug zu machen, um Gewicht zu sparen, indem vorhandene Strukturelemente entfernt werden?
Es geht um die relativen Preise für alle beweglichen Torpfosten, sagt Anthony Vicari, Analyst bei Lux Research, das die Einführung von Kohlefaser untersucht. Mehrere miteinander verbundene Bewegungsziele und Kostenkurven machen es sehr schwierig vorherzusagen, wann die Materialien von exotischen Sportwagen, Elektrofahrzeugen und High-End-Luxusfahrzeugen zu Großserienautos springen könnten, die in Mengen von 100.000 Einheiten pro Jahr produziert werden. Meine beste Schätzung sind 10 Jahre, sagt Vicari.