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Automobilindustrie, Materialien, Schaumprodukte

Kunststoffe im Automobilbau: Technologische Entwicklungen und Perspektiven

12 November 2021

Auch wenn man es kaum glauben mag: Kunststoffe und Autos sind Erfindungen aus derselben Zeit, also dem 19. Jahrhundert. Heute werden sie zunehmend für den Bau moderner Autos verwendet. In diesem Zusammenhang werden sie aufgrund ihres geringen Gewichts, ihrer Festigkeit und ihrer leichten Umformbarkeit oft als Werkstoffe der Zukunft bezeichnet. Moderne Kunststoffe bieten jedoch noch viele weitere Vorteile. 

Kunststoffe haben die Automobilindustrie von Anfang an begleitet. Das erste thermoplastische Material, Zelluloid, wurde 1855 erfunden, und nur dreißig Jahre später entstand das erste Fahrzeug, das als Auto bezeichnet werden kann, der Patentwagen Nr. 1 von Carl Benz. Der erste Versuch, ein Auto komplett aus Kunststoff zu bauen, unternahm Henry Ford bereits 1941. Der Grund für diese Kreativität war die Stahlrationierung während des Krieges. Von der Massenverwendung von Kunststoffen kann jedoch seit der Produktion des Ford T-Modells im Jahr 1951 gesprochen werden. 

Heute enthält ein durchschnittliches Fahrzeug schätzungsweise zwischen 40 und 100 kg an verschiedenen Kunststoffteilen, die nur 10 % seines Gewichts ausmachen. Mit dem dynamischen Fortschritt der Kunststoffverarbeitungstechnologien wächst das Anwendungsspektrum von Kunststoffen im modernen Fahrzeugbau stetig und bietet Designern und Konstrukteuren dank der hervorragenden Qualität und der optimalen Parameter der daraus hergestellten Automobilteile immer mehr Möglichkeiten.

Leichte Fahrzeugteile aus Kunststoff 

Der sukzessive Austausch von Metallkomponenten durch Fahrzeugteile aus Kunststoff wurde seit jeher von der Notwendigkeit bestimmt, das Gewicht von Fahrzeugen zu reduzieren und ihre Leistung zu verbessern. Kunststoffe haben eine geringere Dichte als Stahl und bieten gleichzeitig immer bessere Eigenschaften in Bezug auf mechanische Festigkeit und Haltbarkeit. Ursprünglich wurden Kunststoffe in Autos hauptsächlich für die Innenausstattung verwendet. Heute werden sie auch für Fahrzeugaußenteile verwendet, die traditionell Karosserieblechen und Stahl vorbehalten sind, wie Türen, Kotflügel, Motorhauben und sogar Stoßstangen. 

Das ist nicht verwunderlich, denn laut Schätzungen der ACC legen amerikanische Autos pro Liter Benzin etwa 1,5 Kilometer mehr zurück als ohne Kunststoffe. Höhere Reichweiten bei geringerem Energiebedarf sind gerade für das Elektrofahrzeugsegment ein entscheidender Vorteil. In Autos kommen heute immer modernere Kunststoffe zum Einsatz. So werden beispielsweise die traditionellen Sitz- und Kopfstützenfüllungen aus Polyurethanschaum durch das wesentlich leichtere und haltbarere expandierte Polypropylen (EPP) ersetzt, das zudem ein erneuerbares Material ist und daher besser zu den heutigen Trends im Automobilbau passt.

Neue Kunststoffarten in Autos

Einer der Gründe, warum Kunststoffteile immer häufiger in den Bau moderner Autos eingebunden werden, ist die dynamische Entwicklung ihrer Verarbeitungstechnik.  Kunststoffe, die in Autos verwendet werden, sind in der Lage, neue Eigenschaften zu erlangen und eignen sich daher perfekt für die sich schnell ändernden Anforderungen der Automobilindustrie. So werden Sicherheitsfragen heute hauptsächlich im Zusammenhang mit aktiven Systemen diskutiert. Auf die immer weiter entwickelte Elektronik muss jedoch eine entsprechend langlebige Konstruktion der Fahrzeuge und der Einsatz neuer Materialien folgen, die nicht nur die Passagiere, sondern auch sensible Elemente intelligenter Systeme besser schützen. 

Polypropylenschaum ist nicht nur hervorragend geeignet, um alle Arten von Stößen und Schlägen zu absorbieren, sondern isoliert auch effektiv Kabel und elektronische Komponenten. Dank spezieller Additive erreicht es eine Feuer- und Temperaturbeständigkeit von bis zu 140°C, was durch UL 94-Tests bestätigt wurde. Darüber hinaus wird es aufgrund seiner Pannensicherheit und der Möglichkeit, ihm antistatische Eigenschaften zu verleihen, beispielsweise bereits erfolgreich bei der Herstellung von Batterien für Elektroautos eingesetzt. Spezielle Teile aus diesem Kunststoff können auch eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Stöße oder mechanische Ermüdung aufweisen. Deshalb funktionieren sie zum Beispiel in Kofferräumen so gut.

Erneuerbare Kunststoffe in Autos sind der aktuelle Trend 

Schon in der Vergangenheit waren Innenräume von Autos der Premiumklasse durch exklusive Accessoires aus Naturleder, glänzendem Metall oder Holz gekennzeichnet. Heute ist Ökologie der bestimmende Faktor für Luxus. Deshalb dürfen auch höherklassige Fahrzeuge nicht auf Komponenten aus vollständig nachwachsenden Rohstoffen verzichten, die die natürlichen Ressourcen nicht verbrauchen und in ökologischen Verfahren hergestellt werden. Ihr Einsatz ist nicht mehr die Ausnahme, sondern wird immer mehr zur Regel. In Europa sind die Hersteller dazu sogar durch EU-Richtlinien verpflichtet, die die Anforderungen an das Recycling von Fahrzeugen ständig erhöhen. Das von Knauf Industries produzierte geschäumte EPP-Polypropylen erfüllt diese Anforderungen in vollem Umfang und bietet Designern gleichzeitig vielfältige Möglichkeiten, die Ästhetik hochwertiger Fahrzeuginnenräume individuell zu gestalten. 

Dieser moderne Kunststoff ist zu 100 % recycelbar und kann daher in nachfolgenden Produktionsprozessen wiederverwendet werden. Der Prozess seiner Verarbeitung im Druckformverfahren erzeugt keine schädlichen Emissionen in die Atmosphäre, und das zur Dampferzeugung benötigte Prozesswasser zirkuliert in einem geschlossenen Kreislauf. Dank moderner 3D-Visualisierungstechniken und der Möglichkeit, farbiges Granulat zu verwenden oder haptische Texturen aufzutragen, können Kunststoffteile für Autos eine ganz individuelle Ästhetik erhalten. All dies bedeutet, dass dieses Material zur Zukunft der Automobilindustrie beitragen wird.

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