Nachhaltige Hightech-Werkstoffe für die Autoindustrie

Die Nachfrage nach individueller Mobilität nimmt nach wie vor weltweit zu. Gleichzeitig werden Autokäufer mit Blick auf die Funktionalität und das Design ihrer Fahrzeuge immer anspruchsvoller. Beide Trends machen es notwendig, die bisher im Automobilbau verwendeten Werkstoffe grundsätzlich zu überdenken.

Hier kommen die Hightech-Materialien von Covestro ins Spiel: In puncto Leistung, Sicherheit, Komfort und Optik eröffnen sie eine Welt neuer Möglichkeiten für viele Komponenten eines Fahrzeugs.

Der Straßenverkehr ist verantwortlich für ein Fünftel der globalen CO₂-Emissionen – Tendenz steigend. Schon ein zehn Prozent leichteres Fahrzeug verbraucht rund fünf Prozent weniger Sprit.

Außenbereich

Spitzenleistung mit Leichtigkeit

Glas und Metall sind seit den frühen Tagen des Automobilbaus die dominierenden Materialien in der Konstruktion des Außenbereichs. Doch innovative Covestro-Technologien bieten mittlerweile intelligente Alternativen zu den herkömmlich verwendeten Werkstoffen. Diese Alternativen sorgen für mehr Effizienz, Nachhaltigkeit und Designfreiheit bei der Gestaltung der Karosserie. Das führt zu völlig neuen Möglichkeiten bei der Gestaltung von immer leichteren und aerodynamischen Autoteilen.

So profitieren Fahrzeugbesitzer im Einzelnen:

Erst seit kurzem ist es Herstellern erlaubt, Autofenster aus transparentem Polycarbonat statt aus Glas zu fertigen. Das halbiert auf einen Schlag das Gewicht der Scheiben, ohne die Stabilität der Konstruktion einzuschränken. Die Gewichtseinsparung wiederum reduziert den Spritverbrauch.

Fenster sind aber nicht die einzigen Komponenten des Außenbereichs, in denen Covestro-Werkstoffe mit Leichtigkeit glänzen: Als Teil von Kunststoffmischungen findet sich Polycarbonat noch in vielen anderen Karosserieteilen, zum Beispiel in Panoramadächern, Kühlergrills oder Heckspoilern.

Auch unsere stetig weiterentwickelten Polyurethan-Systeme fahren an zahlreichen Stellen mit, unter anderem in Form ebenso leichter wie robuster Kotflügel und Stoßfänger. Polyurethan kann darüber hinaus in Kombination mit Carbonfasern zu einem stabilen Verbundwerkstoff werden. Das ist besonders interessant für die Fertigung ganzer Strukturbauteile. Was im Rennsport schon seit längerem zu Spitzenleistungen beiträgt, sorgt so womöglich bald für leichtere Elektroautos oder für weniger Emissionen konventioneller Fahrzeuge.

Technisch gleichen sich die Automodelle verschiedener Hersteller immer weiter einander an. Umso wichtiger ist es für die Konstrukteure, durch eine unverwechselbare Designhandschrift potentielle Käufer zu überzeugen. Was Polycarbonat in dieser Hinsicht zum Werkstoff der Wahl macht, ist seine Flexibilität. Denn damit lassen sich Designs realisieren, die mit Glas nicht umsetzbar sind.

Ein Beispiel: Statt des klassischen, aus Fenstern, Säulen und Dach bestehenden Aufbaus kann mit Hilfe von Polycarbonat eine homogene, transparente Kuppel geformt werden. Das Ergebnis: ein 360-Grad-Panoramablick ohne tote Winkel, dadurch mehr Sicherheit für andere Verkehrsteilnehmer und gleichzeitig ein vollkommen neues Designerlebnis. Wie das aussehen kann, haben wir auf der K2016 bereits gezeigt.

Zu mehr Nachhaltigkeit führen Covestro-Werkstoffe nicht nur, indem etwa das Gewicht des Fahrzeugs oder dessen Aerodynamik optimiert wird. Auch in der Herstellung und bei ihrer Nutzung sorgen Covestro-Produkte für mehr Effizienz und Nachhaltigkeit.

So steigt beispielsweise der Anteil lösemittelarmer Lacke in unserem Portfolio permanent. Unser langfristiges Ziel: Lösemittel vollständig aus den Formulierungen zu verbannen – ohne Kompromisse in Haltbarkeit und Brillanz einzugehen.

Von Covestro entwickelte, innovative Lackrohstoffe erlauben es beispielsweise, Kunststoffteile und Karossen in einem Schritt zu lackieren – denn Lacke wie Desmodur® basieren auf Polyurethan und härten statt der üblichen 200 °C bereits bei 60 °C zuverlässig aus. Gleichzeitig erlauben sie es, den Energieaufwand um etwa 15 Prozent zu reduzieren oder den Aushärtungsprozess um bis zu 30 Prozent zu verkürzen.

Darüber hinaus haben wir auch Lackhärter im Angebot, die zu 70 Prozent aus Biomasse bestehen und arbeiten täglich an weiteren Innovationen, mit denen wir die Welt lebenswerter machen können.

Zwölf Tage verbringt ein Autobesitzer durchschnittlich pro Jahr im Auto.

Innenraum

Die inneren Werte im Blick

Rund 50 Minuten verbringt ein Autofahrer durchschnittlich pro Tag im Fahrzeug. Natürlich darf dabei das Fahrvergnügen nicht zu kurz kommen. Im Innern des Autos gilt es, Annehmlichkeiten und Funktionalität zu vereinen. Hochwertige Oberflächen, bequeme Sitze und die Integration neuester Technik – der Innenraum als mobiles Wohnzimmer ist ein wesentlicher Faktor beim Autokauf.

Covestro bietet vielseitige Materialien für ein individuelles Interieur.

Die Oberflächen im Fahrzeuginnenraum sollen edel aussehen, angenehm anzufassen sein und natürlich einen guten Schutz gegen äußere Einflüsse bieten. Automobilhersteller verlassen sich auf mehrere unserer Technologien, um diesen vielfältigen Ansprüchen gerecht zu werden. Softfeel-Lacke auf Polyurethan-Basis etwa verleihen den mit ihnen beschichteten Komponenten eine hochwertige Optik und Haptik. Obwohl nur wenige hundertstel Millimeter dick, halten sie außerdem mechanischer Beanspruchung sehr gut stand.

Daneben entwickelt Covestro für den Automobilsektor auch hauchdünne Folien aus Polycarbonat, deren Oberfläche oder Struktur besondere Eigenschaften aufweist. Das Material kann matt oder hochglänzend sein oder eine Struktur haben. Durch den „Black-Panel-Effekt“ sorgen sie beispielsweise dafür, dass Anzeigen nur dann sichtbar sind, wenn sie tatsächlich gebraucht werden. Das Cockpit wirkt dadurch übersichtlich und elegant.

Neben dem Kunden profitieren auch Hersteller vom Einsatz von Covestro-Materialien. Denn diese lassen sich wesentlich effizienter verarbeiten als konventionelle Lösungen. Mittels DirectCoating/DirectSkinning lassen sich Innenraumteile beispielsweise in einem Schritt formen und lackieren. Das spart Produktionszeit und Material und sorgt so doppelt für mehr Effizienz.

Wie dank der Methode beispielsweise die Lenkräder der Zukunft aussehen können, zeigt dieses Video:

Für das Wohlbefinden im Innenraum ist ein hoher Sitzkomfort unverzichtbar. Aus Polyurethan-Weichschaum von Covestro entstehen Autositze, die gegenüber Sitzen aus anderen Materialien deutliche ergonomische Vorteile bringen. Beispielsweise ist es möglich, dem Außenbereich eines Sitzes mehr Festigkeit zu verleihen als seiner Mitte. Der Fahrzeuginsasse profitiert so von einem zugleich stabilen und angenehm weichen Sitz. Darüber hinaus arbeiten wir kontinuierlich daran, unsere Polyurethan-Schäume noch leichter zu machen, um den Spritverbrauch des Fahrzeugs zu senken.

LEDs leuchten mehr als 20 mal so lange wie Glühbirnen und wandeln dabei 90 Prozent der eingesetzten Energie um – Glühbirnen schaffen nur 10 Prozent.

Lichttechnik

Autos in neuem Licht

Automarken erkennt man auch im Dunkeln – an den Scheinwerfern, die dem Fahrzeug ein markantes und unverwechselbares Aussehen verleihen. Der optische Charakter eines Autos wird maßgeblich durch die Gestaltung seiner Scheinwerfer geprägt. Polycarbonat bietet hier eine Reihe von Vorteilen gegenüber Glas: Es bietet große Designfreiheit und lässt sich einfacher und effizienter verarbeiten. So entstehen völlig neue Lichtkonzepte und Scheinwerfer. Gleichzeitig unterstützt das Material auch den Trend zu LED’s – denn Linsen aus Polycarbonat bündeln und lenken das Licht der Leuchtdioden für ein optimales Sichtfeld.

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Die große Gestaltungsfreiheit, die Polycarbonat ermöglicht, ist gerade bei der Konstruktion der Scheinwerfer entscheidend. Denn für die „Augen“ des Fahrzeugs setzen Hersteller auf immer neue, einzigartige und unverwechselbare Designs. Die lassen sich mit Polycarbonat besser realisieren als mit Glas – ein Grund dafür, dass heutzutage praktisch alle Streuscheiben von Scheinwerfern aus dem Kunststoff sind. Und auch an der Rückseite eines Autos kann Polycarbonat sich sehen lassen: Mit ihm lassen sich „aus einem Guss“ komplette Heckklappen formen, in die Blinker, Brems- und Rückleuchten direkt integriert sind.

Polycarbonat ist extrem schlagzäh. Für Scheinwerfer, die Steinschlag besonders heftig ausgesetzt sind, ist diese Eigenschaft wichtig. Aber nicht nur außen, sondern auch im Inneren eines Scheinwerfers trägt der Werkstoff zu einer langen Lebensdauer bei – in Form von LED-Linsen, die statt aus Glas aus Polycarbonat gefertigt werden und die für ein optimales Sichtfeld sorgen.

Scheinwerfer und LED-Linsen aus Polycarbonat machen das Auto aus zwei Gründen leichter und somit spritsparender. Einerseits ist das Material nur rund halb so schwer wie Glas. Und zweitens bricht es das Licht stärker. Deshalb können die Linsen dünner und damit materialsparender ausgelegt werden. Zudem ermöglicht das von Covestro verwendete Spritzgussverfahren eine hohe Präzision – damit ist die Herstellung von Polycarbonat-Linsen wirtschaftlicher als bei klassischen Linsen aus Glas.

Die Zahl der E-Mobile in Deutschland soll sich in den Jahren 2016 bis 2020 vervierzigfachen.

Elektromobilität

Grünes Licht für mehr Effizienz

Experten sind sich einig: Die Zukunft der Mobilität ist elektrisch. Damit der Paradigmenwechsel vom Verbrennungsmotor hin zur flächendeckenden E-Mobilität gelingt, müssen die Hersteller von Batterie getriebenen Fahrzeugen allerdings noch einige entscheidende Herausforderungen meistern. Covestro-Werkstoffe helfen ihnen dabei.

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Für Elektrofahrzeuge spielen effiziente Leichtbautechnologien eine noch zentralere Rolle als für Autos mit Verbrennungsmotor. Denn das hohe Gewicht der Akkus muss an anderer Stelle wieder ausgeglichen werden. Unsere Hightech-Materialien leisten hier vielfältige Beiträge: in Gestalt von harten und weichen Polyurethan-Schaumstoffen, Strukturbauteilen aus Polyurethan-Carbon-Verbundwerkstoffen und Polycarbonat, das beispielsweise Glas ersetzt. All diese Technologien bringen ein Minus an Gewicht – und damit ein dickes Plus an Effizienz gegenüber den herkömmlich genutzten Materialien.

Auch beim Schutz des Akkus kann Polycarbonat seine vielfältigen Stärken ausspielen. Gehäuse, die aus dem Kunststoff gefertigt werden, bieten eine hervorragende Abschirmung sowohl gegen große Kälte als auch gegen Flammen. Gleiches gilt für Gehäuse von Ladestationen im Außenbereich, die darüber hinaus noch Schutz vor Vandalismus bieten müssen.

Polycarbonat dämmt zudem besser als Glas, was Vorteile im Wärmemanagement mit sich bringt. Auch diese Eigenschaft ist auf die Anforderungen von E-Mobilen wie maßgeschneidert: Denn die zum Heizen benötigte Energie kann nicht aus der Wärmeentwicklung des Motors abzweigt werden, sondern muss aus dem Akku kommen. Je weniger also geheizt oder gekühlt werden muss, desto mehr Power bleibt für den Akku und die Reichweite.