Daimler und BASF haben ihre Ideen für ganzheitliche Elektromobilität in einem Konzeptfahrzeug vereint. Ergebnis der technologischen Zusammenarbeit ist der smart forvision, bei dem besonderes Augenmerk auf die Themen Energieeffizienz, Temperaturmanagement und Leichtbau gelegt wurde. Das Konzeptfahrzeug wird auf der 64. Internationalen Automobil-Ausstellung in Frankfurt der Weltöffentlichkeit vorgestellt.

Beide Unternehmen sorgen mit umfangreichen Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten dafür, Elektroautos auf die Straße und damit schneller in den Alltag zu bringen. Daimler fährt als erster Automobilhersteller bereits mit vier Serienmodellen ins elektromobile Zeitalter und ist mit dem smart fortwo electric drive Pionier in Sachen batterieelektrisch angetriebener Fahrzeuge. Die BASF als weltweit größter Automobilzulieferer in der Chemieindustrie arbeitet an nachhaltigen und umweltfreundlichen Lösungen für die energieeffiziente Mobilität von morgen. Jetzt bündeln die Kooperationspartner erstmals ihre technologischen Kompetenzen zu einem richtungsweisenden Fahrzeugkonzept, das schon heute entscheidende Antworten auf die Herausforderungen der Zukunft bereithält. Design, Lifestyle und Technologie treten dabei in eine neue funktionale Verbindung.

„Durch die Kooperation mit Daimler ist es gelungen, einen ganzheitlichen Ansatz für eine urbane Mobilität der Zukunft zu entwickeln. Darauf sind wir sehr stolz. Unsere Forschungsaktivitäten tragen einen wichtigen Teil dazu bei, dass Elektroautos bezahlbar, umweltfreundlich und nach¬haltig sein werden“, sagte Dr. Andreas Kreimeyer, BASF-Vorstandsmitglied und Sprecher der Forschung.

„Der smart forvision ist ein beeindruckendes Beispiel dafür, was möglich wird, wenn sich zwei führende Unternehmen aus völlig verschiedenen Branchen an einen Tisch setzen. Es war spannend mitzuerleben, wie unsere Entwickler und Designer mit den Forschern von BASF kooperiert haben und so ein gemeinsames Fahrzeugkonzept entstanden ist, das einen richtungsweisenden Blick in die elektromobile Zukunft erlaubt“, so Dr. Thomas Weber, Mitglied des Vorstands der Daimler AG, verantwortlich für Konzernforschung und Mercedes-Benz Cars Entwicklung.

Da sich der smart schon immer von anderen Fahrzeugkonzepten abgesetzt hat, ist er für das Gemeinschaftsprojekt prädestiniert. Und so präsentiert sich der smart forvision als herausragender Technologieträger. Insgesamt fünf automobile Weltpremieren haben die Forscher und Entwickler beider Unternehmen in dem Konzeptfahrzeug vereint. Transparente organische Solarzellen, durchsichtige organische Leuchtdioden, Vollkunststoff-Felgen, neue Leichtbaukomponenten in der Karosserie und infrarot-reflektierende Folien und Lacke helfen, den Energieverbrauch des Fahrzeugs zu senken und damit die Reichweite und den Komfort zu erhöhen.

Energieeffizienz

Mit Hilfe moderner Materialien und Technologien können im Elektroauto neue Konzepte verwirklicht werden, mit denen Energie nicht nur eingespart, sondern auch gewonnen werden kann. Die daraus resultierende Reichweitenerhöhung trägt dazu bei, Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit von Elektroautos weiter zu verbessern. Im smart forvision sind energieeffiziente Lösungen im Einsatz, wie stromerzeugende organische Farbstoff-Solarzellen auf dem Dach. Zusammen mit den energiesparenden organischen Leuchtdioden (OLED), ist das Dach aus Solarzellen zudem ein echtes Design-Highlight.

Eine Herausforderung bei der Weiterentwicklung der Elektromobilität ist die nachhaltige Erzeugung und Nutzung der benötigten Antriebsenergie. Denn Elektromobilität trägt vor allem dann signifikant zum Klima- und Umweltschutz bei, wenn der benötigte Strom hocheffizient und CO2-optimiert erzeugt wird. Daher forscht BASF auch an Lösungen, mit denen Strom aus erneuerbaren Energien wie Wind- und Sonnenkraft produziert werden kann.

Multifunktionaler Leichtbau

Je leichter ein Elektrofahrzeug ist, desto weniger Antriebsenergie braucht es und umso höher ist die Reichweite. Die Konstruktion leichterer Fahrzeuge ist daher eine der wichtigsten Herausforderungen für die Elektromobilität der Zukunft. Hier kann BASF einen entscheidenden Beitrag leisten. Beim Leichtbau ersetzen Verbundmaterialien aus Kunststoff schwere Metallbauteile – bei gleicher Funktionalität und Stabilität. Besonders viel Gewicht lässt sich sparen, wenn tragende Bauteile, wie das Chassis, durch faserverstärkte Kunst-stoffe ersetzt werden. Im smart forvision ist zudem die erste serientaugliche Vollkunststoff-Felge aus dem neuartigen von BASF entwickelten Hochleistungswerkstoff Ultramid® Structure im Einsatz, die bei gleicher Stabili-tät eine Gewichtsreduzierung von bis zu 30 Prozent gegenüber Metall ermög-licht.

Ganzheitliches Temperaturmanagement

Heizung und Klimaanlage sind wesentliche Energieverbraucher im Fahrzeug. Durch ein ganzheitliches Temperaturmanagement mit innovativen Materialien, wie etwa ein Polymerfilm in den Fensterscheiben, der Wärmestrahlung re-flektiert, oder durch den Einsatz von Hochleistungsdämmstoffen, lässt sich dieser Energiebedarf für die Kühlung und Heizung reduzieren.

Im smart forvision treffen diese richtungweisenden Technologien aus der chemischen Industrie auf ein einzigartiges Mobilitätskonzept und unverwechselbares Design. Gemeinsam leisten die Automobilindustrie und die Chemie einen entscheidenden Beitrag, Elektrofahrzeuge bezahlbar, umwelt-freundlich und sicher zu machen. Die Kooperation von Daimler und BASF schafft so im smart forvision perfekte Voraussetzungen für effiziente und nachhaltige Elektromobilität ohne Verzicht.

Über BASF

BASF ist das führende Chemie-Unternehmen der Welt: The Chemical Company. Das Portfolio reicht von Chemikalien, Kunststoffen, Veredlungs­produkten und Pflanzen­schutzmitteln bis hin zu Öl und Gas. Als weltweit größter Automobilzulieferer in der Chemie­industrie gilt BASF entlang der gesamten Wertschöpfungskette als zuverlässiger und kompetenter Partner: bei Automobilherstellern und Zulieferern ebenso wie im Kundendienstbereich. Die BASF bietet ein breites Spektrum an Produkten für die Verwendung in der Automobilindustrie – von technischen Kunststoffen, Poly­urethan- und Spezialschaumstoffen, Styrolkunststoffen, Lacken und Kraftstoffadditiven bis hin zu Katalysatoren, Pigmenten, Kühl- und Bremsflüssigkeiten sowie Chemikalien für Leder und Textilien. Die BASF erzielte 2010 einen Umsatz von circa 63,9 Milliarden € und beschäftigte am Jahresende rund 109.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Die BASF ist börsennotiert in Frankfurt (BAS), London (BFA) und Zürich (AN). Weitere Informationen zur BASF im Internet unter www.basf.com und im Social Media Newsroom unter newsroom.basf.com.

Über Daimler

Die Firmengründer Gottlieb Daimler und Carl Benz haben mit der Erfindung des Automobils im Jahr 1886 Geschichte geschrieben. 125 Jahre später, im Jubiläumsjahr 2011, ist die Daimler AG eines der erfolgreichsten Automobilunternehmen der Welt. Mit den Geschäftsfeldern Mercedes-Benz Cars, Daimler Trucks, Mercedes-Benz Vans, Daimler Buses und Daimler Financial Services gehört der Fahrzeughersteller zu den größten Anbietern von Premium-Pkw und ist der größte weltweit aufgestellte Nutzfahrzeug-Hersteller. Daimler Financial Services bietet ein umfassendes Finanzdienstleistungsangebot mit Finanzierung, Leasing, Versicherungen und Flottenmanagement. Als Pionier des Automobilbaus gestaltet Daimler auch heute die Zukunft der Mobilität: Das Unternehmen setzt dabei auf innovative und grüne Technologien sowie auf sichere und hochwertige Fahrzeuge, die ihre Kunden faszinieren und begeistern. Daimler investiert bei der Entwicklung alternativer Antriebe als einziger Automobilhersteller sowohl in den Hybrid-, als auch in den Elektromotor und in die Brennstoffzelle mit dem Ziel, langfristig das emissionsfreie Fahren zu ermöglichen. Denn Daimler betrachtet es als Anspruch und Verpflichtung, seiner Verantwortung für Gesellschaft und Umwelt gerecht zu werden. Daimler vertreibt seine Fahrzeuge und Dienstleistungen in nahezu allen Ländern der Welt und hat Produktionsstätten auf fünf Kontinenten. Zum heutigen Markenportfolio zählen neben Mercedes-Benz, der wertvollsten Automobilmarke der Welt, die Marken smart, Maybach, Freightliner, Western Star, BharatBenz, Fuso, Setra, Orion und Thomas Built Buses. Das Unternehmen ist an den Börsen Frankfurt und Stuttgart notiert (Börsenkürzel DAI). Im Jahr 2010 setzte der Konzern mit mehr als 260.000 Mitarbeitern 1,9 Mio. Fahrzeuge ab. Der Umsatz lag bei 97,8 Mrd. €, das EBIT betrug 7,3 Mrd. €. Weitere Informationen von Daimler sind im Internet verfügbar: www.media.daimler.com und www.daimler.com

„Mit dem forvision macht smart seiner Rolle als Daimlers "Think Tank" für städtische Mobilität alle Ehre. Durch völlig neue Produkte und Materialien, etwa transparente Solarzellen und völlig neuartige e-Textilien, ist ein großartiger Blick in die Zukunft des emissionsfreien Fahrens gelungen.“ sagt smart Chefin Annette Winkler. „In Verbindung mit den ohnehin revolutionären smart-Genen ist das Design unseres Fahrzeugs so einzigartig geworden, das man mit ihm sofort aus dem Forschungslabor hinaus auf die Straße fahren will!“

„Die Autos der Zukunft brauchen Materialien und Technologien, die den Energiever-brauch senken und gleichzeitig Reichweite und Komfort erhöhen. Unsere Innovatio-nen leisten hierfür einen entscheidenden Beitrag“, sagte Dr. Christian Fischer, Leiter der BASF-Polymerforschung. „Wir sind stolz, mit smart ein ganzheitliches Konzept für eine nachhaltige urbane Mobilität entwickelt zu haben. Gemeinsam präsentieren wir ein wegweisendes Fahrzeug, das seinesgleichen sucht.“

Das Zusammenspiel aus Fahrzeug-Know-how bei smart sowie die Material- und Sys-temkompetenz der BASF machen aus dem smart forvision einen Technologieträger für eine nachhaltige und ganzheitliche Elektromobilität der Zukunft. Dabei haben die Forscher und Designer bewusst darauf geachtet, dass sich im Konzeptfahrzeug eine Mischung von visionären, teils noch im Laborstadium befindlichen Materialien sowie Technologien findet, die prinzipiell gute Chancen auf eine Serieneinführung haben.

Energieeffizienz: Licht und Energie von oben

Ein Blickfang sind die hexagonförmigen transparenten Flächen auf dem Fahr-zeugdach des smart forvision – dem ersten lichtdurchlässigen Dach, das gleichzeitig Energie erzeugt. Technologisch handelt es sich dabei um vollflächig transparente Solarzellen. Sie basieren auf organischen Farbstoffen, die in einem Sandwichdach eingelassen sind. Die transparenten Farbstoffe der Solarzellen werden durch Licht angeregt. Selbst bei Streulicht und schwachen Lichtverhältnissen erzeugen sie ausreichend Energie, um die Multimediakomponenten sowie drei im Fahrzeuginneren angebrachte Ventilatoren anzutreiben, die die Fahrzeugklimatisierung unterstützen. Steht das Fahrzeug in der Sonne, wird die Lüftung mithilfe der Photovoltaik dauerhaft betrieben und das Auto somit laufend gekühlt. Mit dieser neuen Zelltechnologie lassen sich weitere Effizienzpotenziale erschließen und die so erzeugte Energie für zusätzliche Anwendungen im Auto nutzen.

Unter den Solarzellen ist eine weitere Neuheit angebracht: Transparente OLEDs (Organische Leuchtdioden) beleuchten beim Türöffnen oder auf Knopfdruck den Fahrzeuginnenraum und ermöglichen im ausgeschalteten Zustand den freien Blick nach draußen. Dadurch ergibt sich bei Tageslicht ein Glasdacheffekt, während die Flächen nachts angenehm und blendfrei leuchten. Durch die freie Farbwahl bieten die neuartigen OLEDs nicht nur mehr Freiheiten für das Design, sie verbrauchen zudem nicht einmal halb so viel Energie wie herkömmliche Energiesparlampen.

Leichtbau: Anders, besser, stylish

Im smart forvision sorgt eine Weltneuheit für eine deutliche Gewichtsreduzierung und unverwechselbare Designanmutung: die erste großserientaugliche Vollkunststoff-Felge. Ganze drei Kilogramm Gewichtsersparnis pro Rad bringen die aus einem neuartigen von BASF entwickelten Hochleistungswerkstoff hergestellten Felgen schon nach heutigem Stand. Dieser neue Kunststoff enthält im Gegensatz zu klassischen Polyamid-Komposit-Werkstoffen lange Verstärkungsfasern, die seine mechanischen Eigenschaften verbessern. Das Resultat: hervorragende thermische und chemische Beständigkeit, dynamische Festigkeit, Zähigkeit und gute Dauergebrauchseigenschaften. Erste intensive Produktprüfungen bei smart zeigen die Leistungsfähigkeit der Vollkunststoff-Felge und untermauern das Potenzial für einen möglichen Serieneinsatz.

Neben der Tridion-Fahrgastzelle sind weitere Bauteile wie beispielsweise die Türen, aus kohlefaserverstärktem Epoxidharz – einem Hochleistungsverbundwerkstoff – gefertigt. Der Einsatz solcher Werkstoffe ermöglicht eine Gewichtsersparnis von mehr als 50 Prozent gegenüber Stahl oder circa 30 Prozent gegenüber Aluminium. Dank der kurzen Aushärtungszeiten eignen sich die Harzsysteme von BASF auch für die Produktion größerer Stückzahlen.

Heizen: Körpernah und effizient

Eine einzigartige Verschmelzung von effizientem Temperaturmanagement und energiesparendem Leichtbau sind die multifunktionalen Leichtbau-Komfortsitze des smart forvision. Gleich mehrere innovative Produkte werden hier erstmals miteinander kombiniert. Die Basis bildet eine neuartige, leichte und selbsttragende Kunststoff-Sitzschale

Zahlreiche Untersuchungen haben ergeben, dass der Körper nur über ganz spezielle Kontaktpunkte effizient Wärme aufnimmt. Deshalb treten im smart forvision sogenannte E-Textiles – dünne Textil-Stoffe mit maßgeschneiderten, leitfähigen Beschichtungen – an die Stelle der herkömmlichen Sitzheizung. Sie sorgen mit einer direkten körpernahen Beheizung im mittleren und unteren Rückenbereich der Sitze für ein angenehmes Wärmeempfinden. Die energie-, platz- und gewichtsparende E-Textile-Technologie findet sich auch in den Armablagen der Türen wieder, um die Erwärmung der kälteempfindlichen Kontaktpunkte des Körpers auch in diesem Bereich sicherzustellen.

Für Komfort bei gleichzeitiger Gewichtsersparnis sorgt der Sitz-Schaumstoff Rund 10 bis 20 Prozent leichter als andere Materialien bietet der BASF Werkstoff die Möglich-keit, unterschiedliche Härtegrade auf verschiedenen Bereichen der Polsterung in nur einem Arbeitsgang zu generieren, was deutliche ergonomische Vorteile bringt.

Ein im Sitz integrierter Vliesstoff trägt durch seine passive Klimatisierung wesentlich zur Steigerung des Sitzkomforts bei. Im Vergleich zu herkömmlichen Klimasitzen verzichtet der Leichtbausitz im smart forvision auf die Komplexität und den Energiebedarf, der bisher durch die mechanische Belüftung entsteht.

Temperaturmanagement: Hitze muss draußen bleiben

Da für Klimatisierung und Heizung eines Fahrzeugs eine große Menge an Energie aufgewendet werden muss, stand das Temperaturmanagement im Fokus der smart- und BASF-Forscher. Im smart forvision steckt ein ganzes Maßnahmenpaket, das die effizientere Klimatisierung des Fahrzeugs sicherstellt und gleichzeitig eine energieaufwändige Beheizung des gesamten Innenraums überflüssig macht.

Ein Hitzeschild, das im automobilen Bereich bisher noch nicht zum Einsatz kam, ist eine neuartige Infrarot-reflektierende Folie von BASF, die Windschutz- und Seitenscheiben vor Sonneneinstrahlung schützt. Integriert zwischen den Scheiben des Sicherheitsglases sorgt die metallfreie Folie dafür, dass Infrarot-Strahlung wirkungsvoll reflektiert wird. Dank ihrer hohen Transparenz lässt sie sich auch auf getönten Scheiben aufbringen und gewährleistet so eine bisher unerreichte Strahlen- und Hitzereflektion. Im Gegensatz zu Metall gesinterten Folien, die in manchen Fahrzeugen bereits zur Anwendung kommen, reflektiert die neue Folie ausschließlich die Infrarotstrahlung der Sonne. Radiowellen, die für den Einsatz von GPS, Bluetooth, Mobiltelefon oder an Mautanlagen benötigt werden, können die Glasflächen ungehindert passieren.

Für ein angenehmes Innenraumklima sorgen auch die in die Karosseriepanels einge-brachten Hochleistungsschaumstoffe der BASF. Sie halten das Fahrzeug im Sommer angenehm kühl und dämmen es gleichzeitig im Winter gegen Kälte. Dank ihrer hohen Effizienz auch in geringer Dicke können sie überall im Fahrzeug verbaut werden. Mit diesem innovativen Dämmsystem betreten die beiden Unternehmen im smart forvisi-on automobiles Neuland.

Coole Lackierung – kühler Innenraum

Gleich zwei wichtige Aspekte deckt das Infrarot-reflektierende und extrem kratzfeste Lacksystem ab: Zum einen unterstützt es das umfassende Temperaturmanagement und zum anderen unterstreicht der Lack durch seinen brillanten und wertigen Look das einzigartige Design des smart forvision. Das Konzeptfahrzeug besticht durch einen weißen Effektlack, in dem Glasflakes für einen strahlenden Metallic-Look sorgen. Wichtiger Begleiteffekt: Die weiße Farbe reflektiert Wärmestrahlen durch Sonne und Licht besonders gut. Aber auch mit dunklen Lacken beschichtete Oberflächen bleiben dank spezieller Farbpigmente der BASF deutlich kühler. Sie bewirken, dass die Wär-meeinstrahlung reflektiert statt absorbiert wird. Das führt zu einer Tempe-raturreduktion von bis zu 20 Grad Celsius auf der Lackoberfläche und bis zu circa vier Grad im Innenraum.

Futuristischer Design-Trendsetter

Perlweiß lackiert, akzentuiert durch die mit einem kupferfarbenen Liquid-Metal-Lack beschichteten Tridion-Sicherheitszelle, bezieht sich der smart forvision in seiner Grundstruktur ganz bewusst auf das Design des smart fortwo. Trendy, aber wertig besticht die durch Aluminiumflakes im Liquid-Metal-Lack erzeugte spiegelnde Oberfläche der Sicherheitszelle mit einem – abhängig vom Betrachtungswinkel – Hell-Dunkel-Wechsel. Sowohl Panels als auch Zelle des smart forvision sind zusätzlich mit einem besonders kratzfesten Klarlack überzogen.

Ein echter Hingucker sind die facettierten Seitentüren mit integrierten Türöffnern, mit denen das Thema Kunststoff in einer neuen, expressiven dreidimensionalen Form dargestellt wird. Eine Neuinterpretation, wie sie dank des konsequenten Einsatzes von Kunststoff nur bei smart möglich ist. Die präzisen Facetten geben der Fläche Stabilität und ermöglichen eine geringere Materialstärke. Die formalen Möglichkeiten von Kunststoff werden optimal genutzt. Die Front und das Heck sind dagegen mit fließenden Übergängen von den Türen aus weicher gestaltet. So wie der integrierte Türgriff ohne zusätzliches Bauteil auskommt, ist auch der bekannte smart Lufteinlass durch direkt in die Außenhaut gesetzte, kleine Sechsecke dargestellt.

Die düsenartig verbauten Rückleuchten muten wie kleine Flugzeugantriebe an und geben dem Heck einen futuristisch-sportlichen Look. Im Inneren der Leuchten transportieren kleine Propeller die Innenluft nach außen. Transparente Stacks, kranzförmig um die Leuchten gelegt, zeigen neben allen erforderlichen Leuchtfunktionen auch den Ladezustand der Batterie während des Ladens an.

Die Scheinwerfer sind durch einen Ring betont, der das Tagfahrlicht und die Blinkfunktionen beinhaltet. Die Leuchten unterstützen den sympathischen Blick den der smart forvision in seiner Front trägt.

Türen öffnen für die Zukunft

Das Interieur des smart forvision schlägt mit einem Mix aus polygonalen Flächen und organischen Volumina eine Brücke zur architektonischen Formensprache des Exterieurs. Das gilt auch für das Farbkonzept: Im Innenraum dominiert ebenfalls kühles Weiß, akzentuiert durch den inneren Teil der Armaturentafel, der in Liquid Kupfer ausgeführt ist. Hexagone in Form von weißen Gumminoppen auf weißem Boden beziehen sich ebenso auf die Formensprache des Gesamtentwurfs wie die Ton-in-Ton Designs der Sitzbezüge.

Die facettierte Oberfläche der Seitentüren findet sich auch auf deren Innenseite wieder. Die polygonalen Flächen mit integrierten Armablagen und Staufächern wölben sich in den Innenraum und sind in Wagenfarbe lackiert sowie mit farbigen LEDs hinterlegt. Diese empfangen mit einer Lichtanimation beim Öffnen und Schließen der Tür den Fahrer mit von außen nach innen laufendem Licht ins Fahrzeug und leiten sie umgekehrt wieder hinaus. Nach dem Schließen der Tür wandelt sich die Animation in eine dezente Ambient-Beleuchtung.

Die – passend zum Leichtbau-Tridion-Rahmen – kupferfarben eingefasste ellipsenförmige Bedienoberfläche ist im ausgeschalteten Zustand semitransparent. Nach dem Einschalten des Fahrzeugs werden alle Cockpitinformationen auf die dann lichtdurchlässige Fläche projiziert. Die Bedienmenüs kann der Fahrer nach dem Touchscreen-Prinzip wechseln.

Einen zusätzlichen Future-Look erhält das Cockpit durch das ebenfalls in Weiß gehaltene Lenkrad, das dem Steuerhorn im Flugzeug ähnelt. Neben Funktionstasten findet sich hier die LED-Anzeige für den Batterieladestand.

Technologien, die weiter bringen

Der smart forvision zeigt, dass Elektromobilität nicht nur emissionsfreies Fahren ermöglicht. Sie sorgt gleichzeitig dafür, dass neue Technologien in das Auto Einzug halten. Viele dieser Innovationen basieren auf Nanotechnologie, dem Schlüssel bei der Entwicklung von nachhaltigen Lösungen. Nanomaterialien dienen als Innovationstreiber in der Automobilindustrie wie auch in den Bereichen Bau, Energie, Gesundheit und Elektronik.

Die in dem Konzeptfahrzeug integrierten Technologien leisten in Summe einen spürbaren Beitrag zur Erhöhung der Reichweite. Diese steht bei der Diskussion um batterie-elektrisch betriebene Fahrzeuge stets im Mittelpunkt. Mit einem Höchstmaß an Energieeffizienz sowie intelligentem Temperaturmanagement und konsequentem Leichtbau lässt sich die Reichweite um bis zu 20 Prozent steigern. Ein zusätzliches Plus für die Elektromobilität der Zukunft.

Weitere Informationen von smart sind im Internet verfügbar:
www.media.daimler.com
www.smart.com

Weitere Informationen über BASF sind im Internet verfügbar:
www.basf.com

Leichtbau mit Kunststoff hoch Drei

Um der wachsenden Bedeutung des Leichtbaus im Automobil gerecht zu werden, hat die BASF Mitte 2011 ein Composite-Leichtbau-Team gegründet. Die Gruppe kümmert sich um die Entwicklung von marktfähigen Materialien und Technologien zur Fertigung von Hochleistungsfaserverbund-Bauteilen für den Automobilbau. Nur mit leichten aber anspruchsvollen Composite-Materialien und -Bauteilen lässt sich noch mehr Metall ersetzen und somit, unabhängig vom Antrieb des Fahrzeugs, Energieverbrauch und CO2-Emission weiter vermindern.

Durch ihr breites Portfolio ist es der BASF möglich drei verschiedene Kunststoffmatrix-Systeme parallel zu untersuchen und anzubieten. In enger Zusammenarbeit mit den Kunden wird das Unternehmen diese Systeme maßgeschneidert weiterentwickeln. „Wir können hier auf das BASF-Know-how in der Epoxidharz-, der Polyurethan- und der Polyamid-Chemie zugreifen, wollen im Team die Synergien nutzen und werden in den nächsten Jahren einen zweistelligen Millionenbetrag in die Entwicklung investieren“, erläutert Willy Hoven-Nievelstein, Leiter der Geschäftseinheit Engineering Plastics Europe bei der BASF.

RTM und Faserverbundwerkstoffe: Gut fließen und schnell aushärten

Die Verarbeitungstechnologie hinter den neuen Werkstoffen ist das „Resin Transfer Molding“ (RTM) genannte Verfahren, mit dessen Hilfe große und komplexe Verbund-Bauteile in einem Press-Form-Prozess entstehen. Dabei werden mehrlagige Faserstrukturen in ein beheiztes Werkzeug eingelegt, das sich in einer Presse befindet. Danach wird ein flüssiges Kunstharz in die Form gespritzt, das die Fasern vollständig benetzt und dann kontrolliert aushärtet. Im neu gegründeten RTM-Labor in Ludwigshafen sowie bei der Polyurethan-Forschung in Lemförde arbeiten die BASF-Experten an den chemischen und technischen Herausforderungen der neuen Matrix-Systeme. Die Automobil-Bauteile der Zukunft, die aus diesen Werkstoffen entstehen, sind trotz ihres geringen Gewichts hoch belastbar.

Gutes Fließvermögen und vor allem kurze Aushärtezeit der Kunststoffkomponenten sind neben der mechanischen Leistungsfähigkeit des fertigen Faserverbundbauteils die zentralen Herausforderungen bei allen drei Materialgattungen. Unter den Marken Baxxodur® und Elastolit® R bietet die BASF bereits Lösungen auf Basis von Epoxidharz bzw. Polyurethan-Systemen an. Epoxidharzsysteme der BASF finden sich heute schon in den Rotorblättern von Windanlagen. Beide Materialien verfügen über neuartige Härtungsmechanismen: Sie tränken die Faser-Textilstrukturen durch ihre niedrige Anfangsviskosität sehr gut, härten dann aber innerhalb weniger Minuten aus. Damit bieten sie Lösungen für eines der Probleme, das dem Einsatz von Hochleistungsverbundwerkstoffen in der Fahrzeugserienfertigung bisher entgegenstand. Sie sind selbsttrennend und können auf gängigen Hoch- und Niederdruckanlagen verarbeitet werden. Die neuen Polyamid-Systeme, die sich zurzeit in der Entwicklung befinden, lassen sich zudem thermoplastisch recyclen und leicht schweißen. Je nach Anforderungsprofil des Kunden wird die eine oder andere der System-Lösungen zur Anwendung kommen. Besonderen Aufwand steckt die BASF in das beschleunigte Aushärten der drei Kunststoff-Matrixsysteme und damit in die weitere Verkürzung der Zykluszeiten.

Endlosfasern für Strukturbauteile: Carbon- und Glasfasern

Solche Strukturbauteile für Chassis oder Karosserie lassen sich nur aus Verbundwerkstoffen auf Basis endloser Carbon- oder Glasfasern herstellen und sie erfordern Fasergehalte von etwa 65 Gewichtsprozent. Endlosfasern sind heute schon im Flugzeugbau, in der Windenergiegewinnung, im Anlagenbau, im Prototypenbau und in automobilen Kleinserienanwendungen im Einsatz. Carbonfasern bieten als Verstärkungs­material sehr hohe Steifigkeit und sind daher von besonderem Interesse. Um sich hier frühzeitig mit Anwendern und Endnutzern austauschen zu können, ist die BASF seit kurzem Mitglied im Carbon Composites e.V. (CCeV), ein 2007 gegründetes Kompetenznetzwerk für Carbonfasern und Faserverbundtechnologie mit inzwischen mehr als 120 Mitgliedern. Wichtig für eine schnelle Markteinführung der Matrixsysteme sind jedoch neben der Leistungsfähigkeit eines Verstärkungsmaterials auch Preis und Verfügbarkeit. Hier zeigen Glasfasern ein hohes Potenzial: Ihre mechanische Leistungsstärke ist bei weitem noch nicht ausgereizt.

Multimaterialsysteme

Die Gesamtsysteme aus Kunststoff-Matrix und Faserverstärkung müssen darüber hinaus prozesssicher sein und sollten sich zügig in die Großserie übertragen lassen. Sie werden zu einer Gewichtsreduktion gegenüber konventionellen Metallteilen von etwa 50 Prozent führen. Etablierte Technologien, die Metalleinleger oder endlosfaserverstärkte Einleger auf Basis von Organoblechen oder UD-Tapes (unidirektionale Fasergelege) im Kunststoff einbetten, ergänzen den neuen Ansatz. Endlosfaserverstärkte Deckschichten lassen sich darüber hinaus mit leichten Schaumkernen zu hochwertigen Sandwichstrukturen kombinieren, die eine außerordentlich gute spezifische Bauteilsteifigkeit und gute Isoliereigenschaften bei niedrigem Gewicht aufweisen. Die hierfür entwickelten PUR-Schaumsysteme der BASF zeichnen sich durch hohe Druckfestigkeit und Temperaturbeständigkeit bei niedriger Dichte aus. „Ohne solche Multimaterial-Systeme wird der nächste große Sprung im automobilen Leichtbau nicht möglich sein“, so Volker Warzelhan, Leiter der Forschung Thermoplastische Kunststoffe der BASF. Parallel dazu erweitert die BASF ULTRASIM™, ihr inzwischen universelles Computersimulationswerkzeug, um auch das Verhalten komplexer Endlosfaserverbundstrukturen vorhersagen zu können.

Weitere Informationen zu den Leichtbau-Aktivitäten erhalten Sie unter: lightweight-design@basf.com.