Monatelang sind Motorsportler weltweit keinen Meter gefahren, Corona-bedingt. Das gilt auch für den Reutlinger Rennstall Four Motors und dessen prominentestes Teammitglied von den Fantastischen Vier, Smudo. Doch die technischen Entwicklungen des Teams gingen ungebremst weiter – darauf verwies die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) gegen Ende Mai, inmitten des Lock-downs. Ziel der Anstrengungen war und blieb es, den Motorsport nachhaltiger zu gestalten, und dazu gehört, Biofasern für leichte Composite-Bauteile zu nutzen. Schon heute zeichne sich ab, so die FNR, dass diese Entwicklungen auch die automobile Zukunft auf der Straße nachhaltig mitgestalten werde. Das schon vor rund 20 Jahren gestartete Motorsportprojekt spiele dafür eine wesentliche Rolle.
Eine zentrale Säule stellt der Einsatz von ultraleichten Bioverbundwerkstoffen dar, die durch das Anwendungszentrum für Holzfaserforschung Hofzeit im Fraunhofer-Institut für Holzforschung, Wilhelm-Klauditz-Institut WKI, entwickelt werden – mit finanzieller Förderung des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über die FNR als Projektträger.
Begleitet wird das aktuelle „Bioconcept-Car“-Projekt erneut von der Porsche AG. Porsche Motorsport zeichnet für die Produktion der pflanzenbasierten Bauteile verantwortlich. In dem auf drei Jahre angelegten Forschungsprojekt kommen die Fasern der Leinpflanze zum Einsatz. Die Materialingenieure in Hannover verwenden dieses Flachsgewebe, weil es gut verfügbar, zugfest, besonders fein, homogen, flexibel und drapierfähig ist. Das sorgt dafür, dass sich der Stoff den Bauteilformen gut anpasst – ein Vorteil im Übrigen, der besonders im Vergleich zu Kohlefasergeweben positiv ins Gewicht fällt. So entstehen beim Flachsgewebe exakte Kanten, die für die Maßhaltigkeit und Qualität der Bauteile wichtig sind.
Bund fördert das Bioconcept-Car-Projekt
Das Projekt der Fraunhofer WKI-Forscher gliedert sich in drei Arbeitspakete: die technische, die ökologische und die ökonomische Bewertung, die systematisch aufeinander aufbauen. Während des Bioconcept-Car-Projekts werden Türen, Heckflügel und Fronthaube aus Pflanzenfasern an einen Porsche Cayman GT 4 Clubsport von Four Motors montiert und über die Rennsaison evaluiert. So sorgen Smudo und sein Team dafür, dass die biobasierten Werkstoffe nicht nur im Labor, sondern auch unter den Hochleistungs- und Extrembedingungen des Rennsports auf Serientauglichkeit getestet werden. Durch die Zusammenarbeit mit Porsche erfolgt die Entwicklung zudem unter den realen Bedingungen eines Automobilherstellers.
Die mechanische Charakterisierung der Biowerkstoffe und die Gegenüberstellung verschiedener Fertigungsverfahren dienen dazu, das Potenzial einer möglichen Serienfertigung aufzuzeigen. Für die ökologische und ökonomische Betrachtung werden zusätzliche Daten über die gesamte Lebenszeit eines Bauteils für eine Lebenszyklusanalyse (LCA) ermittelt.
Besondere Relevanz bei der Bewertung des Projekts hat zwangsläufig die Frage, ob Bauteile aus Pflanzenfasern im Wettbewerb mit gängigen Verbundwerkstoffen bestehen können, allen voran den im Automobilbau und insbesondere im Rennsport fest etablierten Kohlefaserverbundwerkstoffen, besser bekannt als Carbon. Für Forscher René Schaldach, beim Fraunhofer WKI operativ für das Projekt verantwortlich, sprechen einige grundlegende Aspekte bereits vor Abschluss des Vorhabens für eine positive Entwicklung und stärkere Verbreitung der Pflanzenbauteile: „Die von uns entwickelten biogenen Verbundwerkstoffe erfüllen einige Ansprüche, die unabhängig von den technologischen Aspekten derzeit immer größere Bedeutung erlangen.“
So seien die Rohstoffkosten vergleichsweise günstig und der produktionsbedingt geringere Energieverbrauch sorge für einen sehr kleinen CO2-Fußabdruck. „Auch die Tatsache, dass die Bauteile nach ihrem Gebrauch nahezu CO2-neutral und rückstandsfrei thermisch verwertet werden können, trägt ganz sicher dazu bei, dass diese Werkstoffe verstärkt Eingang in die Serienproduktion finden werden. Von ihren reinen Materialeigenschaften her betrachtet spricht da jedenfalls nichts dagegen“, so Schaldach.
Biocomposites tragen zum nachhaltigen Leichtbau bei
Die Frage, ob die Bauteile auch im praktischen Einsatz überzeugen können, beantwortet Thomas von Löwis of Menar, Teamchef von Four Motors, mit einem klaren „Ja“ und ergänzt: „Wir setzen Bioverbundwerkstoffe bereits seit 2006 in unseren Fahrzeugen ein. Die jetzt verfügbare neueste Generation ist in Bezug auf Gewicht, Formgüte und Stabilität auf einem Niveau, das wir vor Jahren so zwar erhofft, aber noch nicht als möglich erachtet haben“, so der Rennsport-Fanatiker. „Kein Wunder, dass derzeit mehrere andere Teams und Fahrzeughersteller in die Thematik einsteigen. Für uns ist das eine großartige Bestätigung. Unser langjähriges Engagement für mehr Nachhaltigkeit im Motorsport und der Autoindustrie trägt Früchte.“
Wie das in der Praxis aussieht, demonstrierte Porsche im vergangenen Jahr. Bestärkt durch die Ergebnisse des aktuellen Förderprojekts und die problemlosen Renneinsätze durch Four Motors brachte der Sportwagenhersteller Anfang 2019 erstmals ein in Serie produziertes Rennfahrzeug mit Karosseriebauteilen aus Biofaser-Verbundwerkstoffen auf den Markt. Für den 718 Cayman GT 4 Clubsport werden die Türen, Heckflügel, Frontlippe und Diffusor aus einem Naturfasermix hergestellt. Ein wesentliches Zwischenziel der BMEL-Förderung ist damit bereits erreicht. Mittel- bis langfristig soll das Förderprojekt dazu beitragen, Bio-Karosserieteile auch in der industriellen Großserienproduktion von Alltagsfahrzeugen im Sinne der Bioökonomie zum Einsatz zu bringen. (os)
