Anwendung von Kohlefasermaterialien im Automobilbereich

Der Einsatz von Kohlefaserwerkstoffen in Karosseriestrukturen ist Vorbild für das Leichtbaustreben der Automobilindustrie. Die Karosseriestrukturen aus Kohlefaserverbundwerkstoffen reduzieren nicht nur die Gesamtmasse des Fahrzeugs deutlich, sondern verbessern auch die Festigkeit und Steifigkeit der Karosserie deutlich. Beispielsweise werden bei den Modellen BMW i3 und i8 weitgehend Karosseriestrukturen aus Kohlefaserverbundwerkstoffen übernommen. Das Carbonfaser-Cockpit des BMW i3 erreicht eine Gewichtsreduzierung von 50 % und auch die Carbonfaser-Karosseriestruktur des BMW i8, ähnlich der des i3, realisiert deutliche Leichtbaueffekte. Darüber hinaus verwendet das Subaru WRX STI TS-Modell ein CFK-Dach (Carbon Fiber Reinforced Plastic), das das Gewicht im Vergleich zu einer Stahlplatte um 80 % reduziert. Diese Fälle demonstrieren deutlich das enorme Potenzial von Kohlefasermaterialien für den Leichtbau von Karosseriestrukturen.

Der Einsatz von Kohlefasermaterialien reduziert nicht nur das Karosseriegewicht, sondern verbessert auch die Unfallsicherheit und Sicherheit des Fahrzeugs. Die Zugfestigkeit von Kohlefaser-Verbundwerkstoffen liegt im Allgemeinen über 3500 MPa und ist damit fünfmal so hoch wie die von gewöhnlichem Stahl. Das aus Kohlefasermaterialien gefertigte Cockpit verformt sich bei einem Aufprall minimal und schützt so effektiv den Überlebensraum der Insassen. Gleichzeitig haben Kohlefasermaterialien auch eine gute Vibrationsdämpfungswirkung, bieten einen großen Puffer gegen Stöße, reduzieren die Entstehung von Aufprallfragmenten und verbessern die Sicherheit des Fahrzeugs.

Im Energiesystem werden auch häufig Kohlefasermaterialien verwendet. Schlüsselkomponenten wie Motorkomponenten, Antriebswellen und Aerodynamik-Kits wurden alle mit Kohlefasermaterialien optimiert.

Motorkomponenten: Die hohen Festigkeits- und Leichtgewichtseigenschaften von Kohlefasermaterialien machen sie zu einer idealen Wahl für Motorkomponenten. Ansaugsysteme aus Kohlefaser können das Gewicht erheblich reduzieren und gleichzeitig die Ansaugeffizienz verbessern. Die Ford Falcon XR6 Sprint-Limousine verfügt beispielsweise über ein Ansaugsystem aus 100 % Kohlefaser und ihr Ansaugrohr wiegt nur 235 Gramm, während das Ansaugrohr aus Kunststoff 438 Gramm wiegt. Diese Leichtbauweise verbessert nicht nur das Ansprechverhalten des Motors, sondern senkt auch den Kraftstoffverbrauch.

Antriebswelle: Antriebswellen aus Kohlefaser zeichnen sich dadurch aus, dass sie leicht, hochfest und ermüdungsbeständig sind, was die Effizienz und Zuverlässigkeit des Antriebssystems erheblich verbessern kann. Die Kohlefaser-Antriebswelle des Toyota 86 wiegt nur 5,53 kg und reduziert das Gewicht im Vergleich zu den herkömmlichen Stahl-Antriebswellen um 50 %. Diese Leichtbauweise reduziert nicht nur den Energieverbrauch des Antriebssystems, sondern verbessert auch das Beschleunigungsverhalten und die Fahrstabilität des Fahrzeugs.

Aerodynamik-Kits: Der Einsatz von Kohlefasermaterialien in Aerodynamik-Kits trägt dazu bei, die Leistung und den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs zu verbessern. Beispielsweise nutzt der Kohlefaser-Heckspoiler der Lynk & Co 03 Champion Edition fortschrittliche Vorbehandlungsprozesse, Form- und Aushärtungsprozesse sowie Beschichtungs- und Qualitätsprüfungsprozesse, wodurch das Erscheinungsbild und die Leistung des Fahrzeugs umfassend verbessert werden. Auf der Autobahn kann der Spoiler den Luftstrom effizient am Heck des Fahrzeugs leiten und so den Luftwiderstand verringern. In Kurven kann es den Abtrieb gekonnt erhöhen und so die Fahrstabilität des Fahrzeugs verbessern.

Auch der Einsatz von Kohlefasermaterialien im Bremssystem zeigt seine einzigartigen Vorteile. Kohlefaser-Bremsscheiben weisen eine hervorragende Hochtemperaturbeständigkeit und Stabilität auf und halten Temperaturen von bis zu 2500 °C stand, während sie gleichzeitig eine stabile Leistung beibehalten. Der Porsche 918 Spider verfügt über Bremsscheiben aus Kohlefaser und kann die Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb von 50 m von 300 km/h auf 50 km/h reduzieren. Dieses Hochleistungsbremssystem verbessert nicht nur die Bremsleistung des Fahrzeugs, sondern reduziert auch den Energieverbrauch und den Verschleiß des Bremssystems.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Anwendung von Kohlefasermaterialien im Automobilbereich ständig erweitert und vertieft wird. Von Karosseriestrukturen über Antriebssysteme bis hin zu Bremssystemen haben Kohlefasermaterialien mit ihren einzigartigen Vorteilen erhebliche Veränderungen und Verbesserungen in der Automobilindustrie gebracht. Angesichts des kontinuierlichen Fortschritts der Kohlefaser-Materialtechnologie und der schrittweisen Kostensenkung geht man davon aus, dass Kohlefasermaterialien in der zukünftigen Automobilherstellung eine noch wichtigere Rolle spielen werden.