Fasern machen Kunststoffe stabiler

Karosserieteile aus faserverstärktem Kunststoff haben viele Vorteile gegenüber Blech. Sie sind nicht nur leichter, sondern lassen sich auch einfacher in komplizierte Formen bringen.

Unter den Autofahrern hat Kunststoff nicht den besten Ruf: Das Wörtchen „Plastik“ sprechen sie oftmals mit einem abwertenden Unterton aus und setzen es gleich mit „billig“ und „nicht dauerhaft“. Wer an ein Auto mit Kunststoffkarosserie denkt, der hat meistens nur den Trabant vor Augen (siehe Kasten).

Die Konstrukteure der Automobilhersteller haben solche Vorurteile nicht. Schließlich bieten moderne faserverstärkte Kunststoffe viele Vorteile, die sie in den letzten Jahren als Karosseriewerkstoff wieder interessant gemacht haben. Trotzdem müssen die Entwickler eine Reihe von Kriterien abwägen, bevor sie sich für ein Bauteil aus Kunststoff statt Stahl oder Aluminium entscheiden. BMW etwa zählt dazu die Designfreiheit, Funktionserfüllung, Gewichtsreduzierung, Funktionsintegration und Bauteilreduktion sowie die Kosten.

Manchmal ist sogar die Optik der ausschlaggebende Faktor, wie zum Beispiel beim CFK-Dach des BMW M3. Hier ist der Hightech-Werkstoff sogar unlackiert zu sehen.

Modul aus Kunststoff

Eine weniger prominente, dafür aber zahlenmäßig wichtigere Anwendung findet sich bei Mercedes. In den großen Baureihen, z. B. der S- und der CL-Klasse, verwenden die Stuttgarter Heckklappen aus Kunststoff. Deren Vorteile laut Unternehmensangaben: Der Werkstoff macht ein Design möglich, welches in Alu oder Stahl nicht umzusetzen wäre. Außerdem können Antennen innerhalb des Heckklappe platziert werden und sind damit unsichtbar. Weiterhin seien die Werkzeugkosten günstiger. Bei geringen Stückzahlen könnten damit die Bauteilmehrkosten teilweise sogar kompensiert werden.

Die Mercedes-Heckklappe ist nur ein Beispiel von vielen Bauteilen aus Kunststoff. BMW fertigt ebenfalls Schweller, Seitenwände, Heckklappen und viele weitere Karosserieteile aus dem organischen Material. Der BMW X5 etwa besitzt ein Kotflügelmodul aus Kunststoff, das der Zulieferer Plastic Omnium ans Band liefert und in das bereits die Scheinwerfer und die Reinigungsanlage samt Wassertank eingebaut sind.

Der Werkstoff, aus dem die Karosserieteile bestehen, heißt SMC (Sheet Molding Compound). Dabei handelt es sich um ein Gemisch aus Glasfasern, Harz und Füllstoffen. Eine Ableitung von SMC ist das Leicht-SMC, bei der Mikro-Glashohlkugeln die herkömmlichen Füllstoffe ersetzen.

Unter Druck und Hitzeeinwirkung entsteht aus diesem Vorprodukt im Werkzeug ein fertiges Teil. Das Verfahren erzeugt eine sehr glatte Oberfläche, die das anschließende Lackieren vereinfacht. Das Material hat einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie Stahl, sodass SMC-Teile und Blechteile problemlos gemischt am Fahrzeug verbaut werden können.

Gegenüber Tiefziehteilen aus Metall ist der Konstrukteur nicht mehr an Mindestradien oder sonstige geometrische Beschränkungen gebunden und kann so die Ideen der Designer besser umsetzen – wie eben am Kofferraumdeckel des Mercedes CL mit der integrierten Spoilerkante.

Farbe muss stimmen

Im Lackierprozess beim Hersteller stellen SMC-Teile nur wenige zusätzliche Anforderungen gegenüber ihren Blech-Pendants. Sie benötigen eine Vorbehandlung mit einem leitfähigen Primer und eine Versiegelung der offenen Kanten.

Bei Daimler durchläuft die SMC-Außenhaut die gleiche Lackierung wie ein metallisches Bauteil. Nur nach der kathodischen Tauchbadlackierung, kurz KTL, ist zusätzlich eine Spülung mit entsalztem Wasser notwendig, um KTL-Reste zu entfernen (SMC selbst nimmt bei der KTL-Beschichtung kein Material auf).

Manche Teile der Außenhaut werden extern montiert und lackiert, wie das Kotflügelmodul des BMW X5. Dann muss der Lieferant sicherstellen, dass Auto und Kotflügel in Farbe und Oberflächengüte perfekt zusammenpassen. Plastic Omnium prüft das so genannte Colourmatch mit einer aufwendigen, vollautomatischen Messeinrichtung.

Die Karosserie- und Lackwerkstatt muss Plastikteile ebenfalls anders behandeln als das gewohnte Blech. Zwar ist Kunststoff relativ unempfindlich gegen kleinere Beschädigungen. Doch natürlich können auch solche Teile zerkratzt oder zerstört werden. Zwar kann ein verkratztes Bauteil nachlackiert werden. Bei Spot-Repair ist aber laut Mercedes darauf zu achten, dass der vom Werk freigegebene Lackprozess eingehalten wird.

Bei stärkeren Beschädigungen, wenn das Teil gebrochen ist und Fasern austreten, muss das Bauteil getauscht werden. Ausbeulen oder Schweißen ist nicht möglich.

Faserverstärkte Kunststoffe dürften sich als Außenhaut-Werkstoff noch weiter verbreiten. Sie sind leicht und bieten die Möglichkeit, Funktionen zu integrieren. Außerdem sind die Werkzeugkosten geringer. Das ist bei der Vielzahl von Nischenmodellen, die alle Automobilhersteller planen oder bereits fertigen, ein großer Vorteil. Jan Rosenow

(ID:239650)