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Revolution im Automobilbau durch Carbon

Autoalchimist

Aus Kohlenstoff Diamanten machen, so oder so ähnlich geht BMW an das Thema Automobilbau heran. Der i3 und i8 sind die Vorreiter.

mid/ld

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Zwar muss BMW für die Herstellung der Automobilmodelle i3 und i8 die Produktion nicht neu erfinden, doch mit der industriellen Nutzung von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen wird wohl eine Revolution im Automobilbau eingeläutet. Im Rahmen der Innovationstage 2013 haben die Bayern im Leipziger Werk demonstriert, wie jetzt die Autoteile geformt statt gepresst und geklebt statt geschweißt werden.

Mit der industriellen Nutzung von kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) gelingt wohl tatsächlich eine Revolution im Automobilbau. Für die Montage und Fertigung beansprucht die neue Technik rund 50 Prozent weniger Fläche, auf der etwa 66 Prozent weniger Bauteile zusammengefügt, 50 Prozent weniger Energie verbraucht und 70 Prozent Wasser eingespart werden. Das erste Kind dieser Revolution kommt mit dem BMW i3 Ende des Jahres auf den Markt. Die Herstellung des Elektroautos setzt neue Maßstäbe bei der Umwelt- und Ressourcenschonung.

Die Eckdaten des i3 sehen auf den ersten Blick nicht besonders aufregend aus. Die selbst entwickelten, modular aufgebauten Batterien mit 96 Zellen und 22 kWh Leistung sollen für bis zu 160 Kilometer Reichweite sorgen. Die Lebensdauer der Akkus mit einem eigens entwickelten Heiz- und Kühlsystem gibt der Hersteller mit mindestens zehn Jahren an. Bemerkenswert ist da eher das relativ niedrige Gewicht des kompakten Fahrzeugs mit Hinterradantrieb: rund 1.250 Kilogramm. Vergleichbare E-Mobile konventioneller Bauweise sind deutlich schwerer. Der BMW ActiveE beispielsweise wiegt 550 Kilogramm mehr. Den bemerkenswerten Gewichtsvorteil erreicht BMW durch eine völlig neuartige Bauweise.

Der Einsatz von Carbon-Komponenten ist in der automobilen Großserienproduktion einzigartig. Bisher galt die Verwendung von Carbonbauteilen als zu teuer, die Verarbeitung als zu aufwendig und nicht flexibel genug. Nach zehn Jahren intensiver Entwicklungsarbeit hat BMW jedoch Prozesse, Anlagen, Materialien und Werkzeuge soweit optimiert, dass die Herstellung der Vorserie nun angelaufen ist und die Kunden noch in diesem Jahr bedient werden können.

Der i3 kann in zwei wesentliche Baugruppen eingeteilt werden: "Drive" und "Life". "Life" steht dabei für die Fahrgastzelle, die aus zunächst vorgeformten und dann mit Harz getränkten und unter Druck und Temperatur verfestigten Bauteilen zusammengesetzt ist. Für den Zusammenhalt sorgt ein spezieller Zweikomponenten-Kleber, der als insgesamt rund 160 Meter lange Klebenaht für Festigkeit und Dichtheit sorgt. Den Karosserierohbau ergänzen Bauteile aus Thermoplasten, Kunststoffen, Schaum, Leichtmetall und Stahl. Insgesamt wiegt das Konstrukt weniger als 150 Kilogramm. Hier kommt teilweise ein UV-härtender Klebstoff zum Einsatz.

Die Komponente "Drive" besteht aus Crash-absorbierenden Strukturen vorn und hinten am Fahrzeug, Achsen und Rädern, Lenkung und natürlich den im Fahrzeugboden platzierten Batterien sowie dem effizienten Elektromotor. Die Hochvolt-Technik liegt besonders gut geschützt zwischen stabilen Metall-Gussteilen und hinter der Crash-Struktur. Der i3 hat dementsprechend bereits alle Crash-Versuche mit Bravour bestanden. Auch die Feuerwehr hat übliche Rettungsszenarios am i3 bereits durchgespielt und keine Probleme feststellen können.

Eine komplette Neuheit ist auch die Kunststoffbeplankung des Fahrzeugs. So ist das lackierte Äußere wie die Seitenteile, Kotflügel, Türaußenhäute und weitere außen sichtbare Bauteile an die Karosseriestruktur "angeclipst". Sie lassen sich daher einfach und schnell austauschen, falls sie beschädigt wurden. Der Kunde kann die Farbe noch wenige Tage vor der Auslieferung auswählen. Durch diese Bauweise kann der bei Stahlkarosserien übliche Korrosionsschutz und Lackaufbau aus mehreren Schichten mit Tauch- und Sprühvorgängen entfallen. Auch eine Hohlraumversiegelung ist entbehrlich.

Ebensowenig müssen i3-Fahrer Angst vor Reparaturen der CFK-Struktur haben. Eine Reparatur ist abschnittsweise möglich und laut BMW sogar zehn bis 20 Prozent günstiger durchzuführen als bei konventionell gebauten Autos. Wenn beispielsweise der Schweller eingedrückt ist, kann das beschädigte Bauteil mit einem von BMW entwickelten Spezialwerkzeug herausgefräst werden. Ersatz wird mit Adapterteilen und Polyurethan-Zweikomponentenkleber angebracht. Die Reparaturen an den i-Modellen führen jedoch nicht alle BMW-Werkstätten durch, sie werden in besonderen Kompetenz-Zentren gemacht.

Den Weg in die Elektromobilität ergänzt BMW mit einem umfassenden Produkt- und Serviceangebot unter dem Label "360 Grad Electric". Es umfasst im Wesentlichen die Bereiche Aufladen zu Hause, Aufladen an öffentlichen Ladestationen, Mobilitätssicherung sowie die Integration in Mobilitätskonzepte zur Überwindung von Reichweitenbeschränkungen. Der Schwerpunkt des zu 95 Prozent recycelbaren BMW i3 liegt auf der rein elektrischen Antriebsvariante. Für Kunden, die regelmäßig weitere Strecken als 160 Kilometer zurücklegen wollen, bietet der Hersteller jedoch einen optionalen Range-Extender an, der die Reichweite auf rund 300 Kilometer erhöht.

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