Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen in der Automobilindustrie


Seminararbeit, 2010
38 Seiten, Note: 1,7

Leseprobe

Inhalt

Abbildungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Einführung

2 Von der Pflanze zum Produkt
2.1 Stärkebasierte Kunststoffe
2.2 Kunststoffe aus Polymilchsäure
2.3 Holz-Polymer-Werkstoffe
2.4 Naturfaserverstärkte Kunststoffe
2.5 Lignin-Verbundstoffe

3 Mögliche Einsatzbereiche und Anforderungen
3.1 Karosserie und Motorraum
3.2 Innenraum

4 Praktische Anwendungsbeispiele im Automobil
4.1 Anwendungsbeispiele für Karosserie und Motor
4.2 Anwendungsbeispiele im Innenraum
4.3 Kommunikation der Marken

5 Zusammenfassung, Ausblick und zu klärende Fragen

6 Anhang

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Der CO2-Kreislauf bei nachwachsenden Rohstoffen

Abbildung 2: Unterschiedliche Pflanzenfasern

Abbildung 3: Aufbau einer Fahrzeugbodenverkleidung

Abbildung 4: Elemente mit nachwachsenden Rohstoffanteilen der Mercedes A-Klasse

Abbildung 5: Lotus Eco-Elise mit Karosserieteilen aus Hanf

Abbildung 6: Weizen-PP Ablagefächer im Ford Flex

Abbildung 7: Johnson Controls Re3-Konzept

Abbildung 8: Johnson Controls Re3-Konzept

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einführung

In der öffentlichen Wahrnehmung steht die Automobilindustrie zunehmend in der Kritik, sie hätte den Trend zu mehr Nachhaltigkeit verpasst. Viel wird dabei über fossile Brennstoffe diskutiert, die unwiederbringlich mit jedem gefahrenem Kilometer verbrannt werden. Rohstoffe werden aber auch bei der Herstellung verbraucht. Dies betrifft einerseits den Energieverbrauch der Maschinen in der Teile- und Komplettfertigung aber auch die einzelnen Bauteile der Automobile selber. Dies sind beispielsweise Kunststoffe auf Erdölbasis oder Metalllegierungen in der Karosserie, der Elektronik und Mechanik des Automobils. Problematisch dabei ist, dass es sich um endliche Ressourcen handelt, die nicht rezyklierbar sind und bei deren Verbrennung schädliche Stoffe freigesetzt werden. Dazu zählt auch Kohlendioxid, das über Jahrmillionen in den fossilen Rohstoffen gebunden war und freigesetzt einen nicht unerheblichen Einfluss auf das Weltklima hat. Eine Kompostierung der im Automobil verbauten Materialien ist nur selten möglich und selbst die Endlagerung ist bei einigen giftigen Stoffen umstritten. Die nachfolgenden Generationen müssen also nicht nur auf die verbrauchten und verbauten Rohstoffe verzichten, sondern auch mit den ökologischen Folgen der Entsorgung leben.

Eine Lösung für diese Probleme heißt Recycling und betrifft in erster Linie die im Automobil verbauten, sortenreinen Metalle oder die Wiederverwendung noch funktionsfähiger Bauteile. Das EU-Parlament sieht in seiner Richtlinie 2000/53/EG jedoch vor, das neue Automobile, die ab 2006 in der EU verkauft werden mindestens zu 80 Gewichts-% recycelt und zu 85 Gewichts-% wiederverwertet werden. Für ab dem 1. 1. 2015 verkaufte Automobile sollen diese Mengen auf 85 bzw. 95 % steigen. Eine energetische Verwertung der Materialien ist laut der Richtlinie beim Recycling ausgeschlossen. Demnach dürfen ab 2015 verkaufte Autos am Lebensende nur noch zu maximal 5 % auf Mülldeponien entsorgt und zu 10 % zur Energiegewinnung verbrannt werden. Ein moderner PKW besteht aktuell aus nur noch ca. 60 - 70 % Stahl- und Eisenwerkstoffen (Daimler, 2009, S. 36) (VW, 2009, S. 22), die sich leicht wiederverwenden lassen. Es müssen zukünftig also mindestens 250 kg Kunststoffe, Metalllegierungen und andere Werkstoffe je Tonne Altauto stofflich wiederverwendet werden. Dies ist aufgrund von Materialvermischungen, Farbstoffen sowie Hart- bzw. Weichmachern insbesondere bei den verbauten Kunststoffen nicht immer realisierbar oder ökonomisch sinnvoll.

Eine weitere nachhaltige Möglichkeit ist der Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen, nicht nur bei den verbrannten Kraftstoffen, sondern auch im Automobilbau selbst. Dabei werden anstatt der herkömmlichen Materialien pflanzliche Bestandteile verwendet, die entsprechend bearbeitet sehr ähnliche, zum Teil sogar bessere Eigenschaften aufweisen. Bei der Demontage des Automobils können die Bauteile sogar verbrannt werden, ohne dass zusätzliches Kohlendioxid (CO2) in die Atmosphäre abgegeben wird, wie es bei Bauteilen auf Basis fossiler Energieträger der Fall ist. Über die Photosynthese wird das CO2 wieder in neue Pflanzenfasern umgewandelt. Der Kreislauf ist damit in Gang gesetzt. Bei einigen Materialien ist auch eine Kompostierung möglich. Die CO2-Belastung der Atmosphäre kann so weiter reduziert werden. Die Pflanze nimmt einen Großteil der Stoffe wieder über den Boden auf (Siehe Abbildung 1).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Der CO2-Kreislauf bei nachwachsenden Rohstoffen

Die Idee nachwachsende Materialien im Automobil zu verwenden ist beinahe so alt, wie die Erfindung des Automobils selbst. Henry Ford ließ bereits in den 1930er Jahren an Bauteilen aus Sojaöl und Naturfasern forschen, die 10-Mal so stoßresistent wie Stahl sein sollten, aufgrund der langen Aushärtungszeit aber keine Anwendung fanden. Um den in der Zeit vorherrschenden Mangel an Metallen und Erdöl entgegenzuwirken, folgte 1942 als Prototyp eine Karosserie aus Hanf, die jedoch nie in Serienproduktion ging (Suddell & Evans, 2005, S. 232). Auch nach dem zweiten Weltkrieg fanden Naturfasern aufgrund von Materialknappheit im Automobilbau Verwendung. Die Karosserie des bis 1990 produzierten Trabants bestand aus fünf mit Phenolharz verklebten Schichten Baumwollfasern.

Während in der Vergangenheit mehr aus der Not heraus nachwachsende Materialien eingesetzt wurden, zielt die aktuelle Entwicklung mehr auf die Umweltaspekte ab. Doch auch finanzielle Überlegungen bringen die Hersteller in einigen Bereichen zum Umdenken. Die steigenden Preise für Rohstoffe wie Aluminium oder Erdöl und die Produkte, die daraus hergestellt sind, machen die nachwachsenden Alternativen auch finanziell interessanter. Da die Hersteller auch zunehmend für die Entsorgung der Altautos finanziell verantwortlich gemacht werden, steigt auch in dieser Hinsicht das Interesse an Materialien, deren Entsorgung möglichst günstig ist. Ein wichtiger Faktor ist jedoch die mögliche Gewichtsreduktion durch leichte Naturfasern. Je weniger Material benötigt wird, umso günstiger sind die Kosten dafür, umso geringer der Kraftstoffverbrauch während des Fahrens und letztendlich muss weniger Material entsorgt bzw. recycelt werden.

Der stoffliche Einsatz nachwachsender Rohstoffe steht trotz der ver­einzelten Anwendungen in der Automobilbranche jedoch noch am Anfang und entsprechend viele Fragen sind noch zu klären. Dazu zählen neben den Materialeigenschaften auch ökonomischen Aspekte. Ein Teil dieser Fragen soll in dieser Arbeit beleuchtet werden und es sollen sowohl die theoretisch möglichen als auch die praktischen Anwendungsgebiete von nachwachsenden Rohstoffen im Automobilbau aufgezeigt werden. Hierzu wird zuerst dargestellt, aus welchen nachwachsenden Rohstoffen sich Materialien herstellen lassen, die in einem Automobil Verwendung finden könnten. Im Zuge dessen wird auch auf die Herstellungsprozesse, die Kosten und die Materialeigenschaften eingegangen. Im Anschluss daran werden die einzelnen Bauteile eines Automobils analysiert und die Anforderungen an die verwendeten Materialien dargestellt. In diesem Zusammenhang werden auch die Verwendung zuvor beschriebener Materialen als Ersatz in Erwägung gezogen und die sich daraus ergebenden Vor- bzw. Nachteile aufgezeigt. Besondere Beachtung wird den Praxisfällen geschenkt, in denen der Einsatz von nachwachsenden Ressourcen im Automobilbau bereits umgesetzt wurde oder sich gerade in der Umsetzung befindet. Den Abschluss der Arbeit bildet ein Ausblick auf die mögliche weitere Entwicklung sowie damit verbundenen Chancen und Risiken, die beim Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen in der Automobilbranche auftreten können.

2 Von der Pflanze zum Produkt

Werkstoffe, die Anteile von nachwachsenden Rohstoffen enthalten, werden als Biokunststoffe, Bioplastik oder Bioverbundstoffe bezeichnet. Einige Quellen zählen hierzu auch kompostierbare Kunststoffe auf Erdölbasis, diese haben jedoch im Rahmen dieser Arbeit keine Relevanz und werden nicht weiter betrachtet. Nachwachsende Biokunststoffe, die nicht zwingend kompostierbar seien müssen, können in drei Gruppen eingeordnet werden (Queiroz & Collares-Queiroz, 2009, S. 66):

- Kunststoffe, die direkt aus Biomasse gewonnen werden, etwa aus Stärke oder Zellstoff.
- Kunststoffe, die von natürlichen oder genetisch veränderten Mikro­organismen produziert werden (Fermentation).
- Kunststoffe, die mit Hilfe von Zwischenprodukten aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden, wie etwa aus Bioethanol.

Es gibt auch Vermischungen mit petrochemischen Kunststoffen, die mit nachwachsenden Anteilen ab 25 - 40 % als Biokunststoffe bezeichnet werden (Queiroz & Collares-Queiroz, 2009, S. 67). Unabhängig von den Ausgangsmaterialen unterscheidet man zwischen thermo- und duroplastischen Kunststoffen sowie Elastomeren. Erstere sind unter Zufuhr von Hitze immer wieder verformbar, während duroplastische Materialien nach der ersten Aushärtung nicht mehr in ihrer Form verändert werden können. Elastomere verformen sich durch mechanische Beeinflussung, kehren danach jedoch wieder in ihre Ausgangsform zurück.

Im Automobilbau kommen neben den Biokunststoffen aus nachwachsenden Ressourcen auch reine Naturmaterialien wie Baumwolle, Leder oder Holz zum Einsatz, die im weiteren Verlauf dieser Arbeit Erwähnung finden, aber in diesem Kapitel nicht näher beschrieben werden.

2.1 Stärkebasierte Kunststoffe

Stärke ist ein Polysaccharid und dient höheren Pflanzen als Energiereserve (Raven, Evert, & Eichhorn, 2006, S. 22). Stärke wird in der EU vor allem aus Mais, Kartoffeln oder Weizen gewonnen und mit Wasser aus den zerkleinerten Pflanzenfasern gewaschen. Die Verfahren zur Stärkegewinnung können je nach Ausgangsmaterial und Verarbeitungsziel variieren, die Idee dahinter ist jedoch schon seit dem Altertum bekannt (Tegge, 2004, S. 1). Damals machten die Menschen sich die klebende Eigenschaft der Stärke zu Nutze und verwendeten sie bei der Papierherstellung, wo sie auch heute noch eingesetzt wird. Hauptsächlich wird Stärke jedoch in der Lebensmittelindustrie verarbeitet. Allerdings eignet sie sich auch als Grundlage für Kunststoffe und somit als Ersatz für petrochemische Rohstoffe. Vielfach eingesetzt werden stärkebasierte Kunststoffe bereits in einfacher aufgeschäumter Form als kompostierbare Verpackungschips oder Müllbeutel. Durch die Beigabe von Weichmachern und Plastifizierungsmitteln wie beispielsweise Glycerin oder Sorbitol wird aus der Stärke im Extruder thermoplastische Stärke, die beispielsweise im Spritzgussverfahren zu komplexeren Produkten weiterverarbeitet werden kann. Nachteilig ist jedoch, dass reine Stärkekunststoffe hydrophil sind, also Wasser anziehen und binden. Ein langfristiger Einsatz im oder am Automobil ist ohne dahingehende Veränderungen ausgeschlossen. Durch die Vermischung mit wasserabweisenden Materialien wie Polyester oder nachwachsenden Zellulosederivaten werden die Materialeigenschaften und Einsatzgebiete der Stärkekunststoffe deutlich verbessert. In dieser vermischten Form werden die Werkstoffe auch als Kunststoffblends bezeichnet, die in Granulat-Form auf herkömmlichen Maschinen verarbeitet werden können. (Lörcks, 2006, S. 9 ff.)

2.2 Kunststoffe aus Polymilchsäure

Um mit Mikroorganismen Kunststoffe zu gewinnen, müssen mehrere Schritte durchlaufen werden. In der ersten Stufe wird aus Stärke oder Zucker durch Fermentation Milchsäure erzeugt. Durch Polymerisation wird aus der von Bakterien erzeugten Milchsäure die Polymilchsäure (Polylactid oder polylactic acid (PLA)). PLA besteht somit zu 100 % aus natürlichen, nachwachsenden Ressourcen. Dieser durchsichtige Kunststoff kann in herkömmlichen Anlagen der kunststoffverarbeitenden Industrie eingesetzt werden. Er bietet damit ähnliche Vorteile wie petrochemische Kunststoffe, lässt sich industriell in großen Mengen und im Vergleich zu anderen Biokunststoffen günstig herstellen und auch färben (Lörcks, 2006, S. 16). PLA-Kunststoffe sind jedoch nur bedingt hitzebeständig und erweichen bereits ab 50 - 60 Grad Celsius. Mit dieser Eigenschaft sind die Kunststoffe in vielen Bereichen nicht einsetzbar. Bis vor wenigen Jahren wurde PLA deshalb lediglich als ökologisches Verpackungsmaterial gehandelt. Durch Co-Polymerisation oder Zusatzstoffe konnten die Temperatureigenschaften in jüngster Zeit jedoch verbessert werden. Das japanische Unternehmen NEC verstärkte PLA beispielsweise mit Kenaf-Pflanzenfasern und Metallhydroxiden und erschuf so einen stabilen, formbaren, temperaturresistenten und schwer entflammbaren Werkstoff, der bereits als Gehäuse eines Mobiltelefons kommerzielle Verwendung fand (Szentpétery, 2007, S. 89 f.). Die ursprüngliche Transparenz geht durch die Zusatzstoffe jedoch meist verloren. Eine, zumindest was die Materialtransparenz betrifft, bessere Lösung, ist das aus D-lactic (Co-Polymeri­sation) entwickelte PDLA. Ein Compound, also eine Mischung beider Sorten verbessert die Materialeigenschaften deutlich. Der daraus resultierende Kunststoff ist wie PLA transparent und vollständig aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt, hält jedoch Temperaturen bis 130 Grad Celsius aus und eignet sich so für wesentlich mehr Anwendungsbereiche (Vos, 2008, S. 24). Reine PLA- oder PLA-Compound-Kunststoffe sind unter industriellen Bedingungen kompostierbar. Anders jedoch als Stärkekunststoffe zersetzten sie sich unter natürlichen Bedingungen nicht innerhalb weniger Wochen, sondern bleiben über Jahre erhalten.

2.3 Holz-Polymer-Werkstoffe

Holz-Polymer-Werkstoffe (häufig auch WPC für wood-polymer-composite oder wood-plastic-composite) sind thermoplastisch bearbeitbare Verbundstoffe, die aus Holz und Polymeren hergestellt werden. Wichtig dabei ist, dass der beigemischte Kunststoff eine Verarbeitungstemperatur von unter 200 Grad Celsius besitzt, da bei höheren Temperaturen die Holzbestandteile Schaden nehmen können. Hierzu eignen sich zum Beispiel Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) und Polyvinylchloride (PVC) sowie einige stärkebasierte Kunststoffe (Vogt, Karus, & Ortmann, 2005, S. 10). Durch den Holzanteil von bis zu 90 % wird das Polymer gestreckt, der daraus resultierende Werkstoff ist jedoch durch Wärmeeinwirkung verformbar. Zusätzlich können weitere Stoffe (Additive) beigemischt werden, die beispielsweise UV-Schutz bieten, Wasser abweisen oder die Farbe verändern (Vogt, Karus, & Ortmann, 2005, S. 14). Ähnlich wie reine Holzprodukte auch reagieren WPCs je nach Faseranteil und Zusammensetzung auf äußere Einflüsse. Je höher der Faseranteil, umso stärker sind die nachfolgend beschriebenen Ausprägungen. So kann es unter Wärmeeinfluss zu reversiblen, aber unerwünschten Ausdehnungen kommen, während dauerhafte UV-Strahlung oder Feuchtigkeit das Material verfärben oder die Struktur beschädigen kann (Stark, Matuana, & Clemons, 2005, S. 1). Versuche mit duroplastischen Melaminharzen als Polymer haben gezeigt, dass diese in WPCs für deutlich mehr Wärmeformbeständigkeit gesorgt haben, als das häufig verwendete thermoplastische Polypropylen (Haider et al., 2009, S. 76). Der Nachteil ist hierbei jedoch, dass einmal geformte Bauteile auch durch bewusste Wärmezufuhr nicht mehr verformt werden können. Einfluss auf die Materialeigenschaften des Werkstoffes hat allerdings nicht nur der Kunststoffanteil sondern auch die Holzsorte, die Qualität des Holzes und ggf. zugefügte Additive. WPCs finden in erster Linie im Bausektor Verwendung als witterungsbeständigerer Holzersatz. Üblicherweise werden sie als Bodenbelag verlegt, aber auch in Tür- und Fensterrahmen sowie Möbeln können sie zur Anwendung kommen (Vogt, Karus, & Ortmann, 2005, S. 50). Mit zunehmender Verbreitung und verbesserten Verarbeitungsverfahren zeichnen sich Potentiale für WPC-Anwendungen aber auch in der Automobilindustrie, speziell im Autoinnenraum, ab.

2.4 Naturfaserverstärkte Kunststoffe

Um Kunststoffe besonders haltbar, formstabil oder schlagfest zu machen werden in eine Polymermatrix üblicherweise Glas- oder Karbonfasern eingebettet. Diese lassen sich jedoch ebenfalls durch nachwachsende Naturfasern ersetzen. Die daraus resultierenden Werkstoffe werden als naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK) bezeichnet. Für die Verwendung in NFK kommen in gemäßigten Regionen heimische Pflanzenfasern aus Hanf oder Flachs ebenso in Frage, wie Sisal, Baumwolle oder Abacá aus tropischen und subtropischen Anbaugebieten. Generell unterscheiden kann man Fasern aus Bast, Blättern oder Früchten bzw. Samen sowie Holz (Siehe Abbildung 2).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Unterschiedliche Pflanzenfasern (Holbery & Houston, 2006, S. 82)

Durch die geringere Dichte der Naturfasern kann bei gleichem Volumen das Gewicht im Vergleich zu glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) sogar leicht reduziert werden. Auch die Biege- und Zugfähigkeit ist mit den konkurrierenden GFK vergleichbar, deren Schlagzähigkeit wird jedoch noch nicht erreicht (Carus, 2008, S. 22). Die Naturfasern sind dafür weniger schädlich für Menschen, weshalb bei der Verarbeitung weniger Schutzmaßnahmen nötig sind, was wiederum geringere Kosten verursacht. Für die Naturfasern spricht auch der niedrigere Energieaufwand während der Produktion. Die Herstellung einer Flachsfasermatte benötigt inkl. Anbau, Ernte und Faseraufbereitung viel weniger Energie (9,55 MJ/kg) als eine vergleichbare Glasfasermatte (54,7 MJ/kg) (Holbery & Houston, 2006, S. 80). Die Verwendung von Naturfasern wird jedoch durch die Verarbeitungstemperatur der Polymermatrix eingeschränkt. Die meisten Naturfasern halten unbeschadet längere Zeit höchstens Temperaturen von 150 Grad Celsius aus. Kurzfristige Temperaturspitzen von bis zu 220 Grad Celsius sind jedoch möglich (Holbery & Houston, 2006, S. 81). Die Entwicklung von hochwertigen Kunststoffen mit geringen Verarbeitungstemperaturen ist demzufolge eine Grundvoraussetzung für den breiten Einsatz der naturfaserverstärkten Kunststoffe. Ebenso möglich ist auch die Kombination mit Biokunststoffen wie PLA oder Stärkekunststoffen, die mit den Naturfasern einen vollständig nachwachsenden Werkstoff ergeben.

2.5 Lignin-Verbundstoffe

Mit dem Stichwort „Flüssiges Holz“ wird ein Kunststoff aus Lignin gemischt mit Naturfasern bezeichnet. Lignin ist nach Cellulose die häufigste organische Verbindung auf der Welt und ein wichtiger Bestandteil von Bäumen. Lignin ist für die Steifheit und Druckfestigkeit der Zellwand verantwortlich und ermöglicht es Pflanzen, der Gravitationskraft zu widerstehen und in die Höhe zu wachsen (Raven, Evert, & Eichhorn, 2006, S. 36 f.). In der Industrie wurde Lignin bisher als Abfallprodukt bei der Zellstoffherstellung angesehen. Allein in Deutschland fallen dabei jährlich etwa 300.000 Tonnen Lignin an, die zum Großteil energetisch verwertet werden (Bio-Pro, 2008). Durch die Aufbereitung mit Enzymen und Vermischung mit Naturfasern wie etwa Hanf, Flachs oder Sisal entsteht ein Verbundwerkstoff, der durch gezielte Erwärmung auf herkömmlichen Kunststoffverarbeitungsmaschinen (Spritzguss, Extrusion oder Tiefziehverfahren) bearbeitet werden kann. Dadurch können die Vorteile von nachwachsendem Holz mit der leichten Verarbeitbarkeit petrochemischer Kunststoffe kombiniert werden. Die Materialeigenschaften sprechen für den Lignin-Verbundstoff, da er durch die geringere Dichte der Fasern etwa 20 % leichter ist als vergleichbare Glasfaserstoffe. Er bietet zudem eine gute akustische Dämpfung, eine hohe Elastizität und ist komplett kompostierbar und nachwachsend. Zusammen mit dem Fraunhofer Institut arbeitet die Tecnaro GmbH, die ihren Lignin-Verbundstoff unter dem Namen ARBOFORM bzw. ARBOCAR vertreibt, zurzeit noch an günstigeren Herstellungsverfahren und versucht den lignintypischen Geruch zu beseitigen. (Bio-Pro, 2008)

3 Mögliche Einsatzbereiche und Anforderungen

Wie im zweiten Kapitel erläutert, bieten die Werkstoffe aus nach­wachsenden Rohstoffen viele Potentiale um herkömmliche Materialien in der Automobilindustrie teilweise oder komplett zu ersetzten. Abhängig vom Verwendungszweck bestehen jedoch unterschiedliche Anforderungen an die Materialien, um einen sinnvollen Ersatz darzustellen. Im nachfolgenden Abschnitt werden die Einsatzbereiche und deren Anforderungen aufgezeigt sowie mögliche Werkstoffe auf nachwachsender Basis genannt, die diesen entsprechen. Gemeinsame Anforderungen, die an alle Bauteile gestellt werden, sind möglichst geringe Materialkosten sowie ein niedriger Energieaufwand während der Herstellung und Verarbeitung, ohne dabei die Funktionalitäts- und Qualitätsstandards des gesamten Fahrzeuges zu reduzieren.

3.1 Karosserie und Motorraum

Die Karosserie umhüllt das Fahrgestell und die Insassen und hat sowohl optische als auch funktionelle Aufgaben. Es wird grundlegend zwischen selbsttragenden, nicht selbsttragenden und Skelettkarosserien unter­schieden. Selbsttragend bezeichnet eine Bauweise, bei der die Aufhängung des Motors und des Antriebs eine Einheit mit der Karosserie bilden. Bei den anderen Bauweisen wird die Karosserie auf ein tragendes Fahrgestell aufgesetzt bzw. auf einen tragenden Rahmen angebracht. Unabhängig von der verwendeten Bauweise sind die Anforderungen an die Karosserie sehr ähnlich, lediglich die Ausprägungen variieren. Zu nennen ist hier der Schutz der Insassen und der transportierten Güter vor dem Fahrtwind und der Witterung. Die Karosserie muss also Temperaturschwankungen ebenso wie Wind, Wasser, Eis und UV-Strahlung ohne Schaden vertragen. Einen wichtigen Beitrag leisten hier auch die verwendeten Lacke, auf die im weiteren Verlauf dieser Arbeit eingegangen wird. Eine sehr wichtige Aufgabe ist der Insassenschutz bei einem Unfall und zunehmend auch der passive Schutz von Nichtinsassen. Hierfür muss die Karosserie bei einem Unfall Kräfte absorbieren und von den Passagieren ableiten, darf dabei aber nicht splittern und Außenstehende gefährden. Dazu kommen außerdem noch Komfortanforderungen wie die Akustik während des Fahrens und die Haptik. (Wallentowitz, Freialdenhoven, & Olschewski, 2008, S. 127 ff.)

Für den Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen in diesem Bereich besonders geeignet erscheint die Bauart der Skelettkarosserie, da hier die stabilisierenden Vorteile des Metallrahmens mit leichten Kunststoffteilen kombiniert werden können. Diese Bauweise wird den Sicherheitsanforderungen gerecht und spart Gewicht ein, was sich positiv auf den Kraftstoffverbrauch auswirkt. Anbieten würden sich hier NFKs, die mit entsprechenden Additiven oder Beschichtungen wetterbeständig und Wasser abweisend sind. Im Vergleich zu Metall oder glasfaserverstärkten Kunststoffen sind sie energiesparender herzustellen und geringfügig leichter. Biokunststoffe könnten insbesondere da verwendet werden, wo schon heute konventionelle Kunststoffe im Außenbereich zum Einsatz kommen wie beispielsweise bei Stoßstangen, Rammschutzleisten oder Außenspiegeln. Die Investitionen in neue Produktionsprozesse wären in diesen Fällen deutlich geringer als bei einer kompletten Umstellung des Karosseriebaus Die Motoren werden zunehmend nach außen abgekapselt. Diese Motorverkleidung geschieht nicht aus optischen Gründen, sondern dient vor allem dem Ziel, die Wärme beim Halten oder Parken im Motor zu halten, um den Kraftstoffverbrauch beim erneuten Anfahren zu senken. Außerdem wird dadurch die akustische Belastung der Personen im Inneren und außerhalb des Automobils reduziert. Beide Ziele werden auch von der Politik gewünscht und den Herstellern durch Gesetze und Grenzwerte vorgeschrieben. Hieraus ergibt sich jedoch ein Zielkonflikt, da eine möglichst effiziente Verbrennung tendenziell lauter ist (Mantontontovani, 2010, S. 21). Um den Motor dennoch effizient zu betreiben und gleichzeitig die Lärmbelastung zu reduzieren wird er, mit Ausnahme der Belüftung, abgeschirmt. Die zur Abschirmung des Motors verwendeten Materialien sollten also Wärme und Geräusche möglichst gut isolieren bzw. absorbieren. Gleichzeitig sollte die Abschirmung nicht viel wiegen, um das Gesamtgewicht und damit den Verbrauch nicht zu stark zu erhöhen. Werden die Kapsellungen statt an der Karosserie am Motor montiert, sinkt zwar der Materialbedarf, im Gegenzug muss dieses jedoch höhere Temperaturen (über 140 Grad Celsius) und stärkere Vibrationen aushalten (Mantontontovani, 2010, S. 22).

[...]

Ende der Leseprobe aus 38 Seiten

Details

Titel
Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen in der Automobilindustrie
Hochschule
Georg-August-Universität Göttingen
Veranstaltung
Materseminar zur Wirtschaftsinformatik
Note
1,7
Autor
Jahr
2010
Seiten
38
Katalognummer
V154677
ISBN (eBook)
9783668677418
ISBN (Buch)
9783668677425
Dateigröße
994 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Nachhaltigkeit, nachwachsend, Rohstoffe, Automobil, Industrie
Arbeit zitieren
Matthias Siebert (Autor), 2010, Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen in der Automobilindustrie, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/154677

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