Spektakuläre Überholmanöver, waghalsige
Kurvenfahrten und dröhnende Motoren – all das elektrisiert die Fans
der Formel 1. Weil bei rasenden Geschwindigkeiten von über 300 km/h
Sicherheit eine große Rolle spielt, gelten für die Materialien der
Rennwagen besondere Ansprüche. Durch den Einsatz innovativer
Chemiefasern sind die Bauteile der Boliden ungewöhnlich leicht und
dennoch stark und stabil. Auch bei der Entwicklung von Serienautos
werden diese Hightech-Materialien immer wichtiger.
Rennsportserien wie die Formel 1 werden von den
Automobilherstellern seit Jahren als wertvolle Impulsgeber für die
Produktion von Serienautos genutzt. In der Vergangenheit spielte der
Technologie-Transfer beispielsweise bei der Verbesserung der
Aerodynamik eine große Rolle, künftig wird ein wichtiger Fokus auf
der Verwendung innovativer Chemiefasern liegen. „Ziel ist es, Autos
mittels Chemiefasern auch abseits der Rennstrecke sicherer, leichter
und hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs effizienter zu machen“,
erklärt Dr. Wilhelm Rauch, Geschäftsführer der Industrievereinigung
Chemiefaser. Für die meisten unsichtbar, werden schon heute in jedem
Pkw durchschnittlich mehr als 20 kg Chemiefasern oder Filamentgarne
verarbeitet. Etwa dort, wo die Kraft des Motors auf die Straße
übertragen wird: bei den Reifen.
Mehr als nur „Gummi“
Die Kunst des Reifenbaus ist bei den Herstellern der Formel 1 ein
gut gehütetes Geheimnis. Über 200 verschiedene Zutaten – darunter
Viskose- und Aramidfasern – werden je nach Streckenlage individuell
zusammengestellt, um eine maximale Leistungsfähigkeit zu
gewährleisten. Auch für Reifen, die im alltäglichen Straßenverkehr
eingesetzt werden, sind hochwertige Chemiefasern wichtig. Zwar sind
die Anforderungen an sie weniger extrem als bei den Rennpneus, dafür
müssen sie vielseitiger sein. Gefragt sind Universaltalente, die bei
Minusgraden oder drückender Hitze vom Kopfsteinpflaster bis zur
Autobahn alles mitmachen – ohne Boxenstopp. Zur Produktion von
High-Performance-Reifen, wie sie Sportwagen- oder Premiumhersteller
nutzen, werden deshalb vor allem hochwertige Polyamid- und
Viskosefasern verwendet. Sie dienen bei der Herstellung der
Reifengerüste als Verstärkungsmaterial.
Langlebige Bremsen durch Hightech-Werkstoff Carbon
Während Reifen vor allem gut und zuverlässig „laufen“ müssen, ist
es die Aufgabe der Bremsen, das Fahrzeug sicher zum Stehen zu
bringen. Im Rennsport wie auf der Straße stellt sich hier dieselbe
Herausforderung: Bei jedem Bremsvorgang wird die Bewegungsenergie des
Fahrzeugs in Reibungsenergie umgewandelt. Dabei entstehen sehr hohe
Temperaturen, in der Formel 1 teilweise bis über 1.000 Grad Celsius.
Damit die Bremsscheiben solche Belastungen am Grand-Prix-Wochenende
aushalten, werden sie aus Carbonfasern gefertigt. Dieser
Hightech-Werkstoff ist hochbelastbar und findet deshalb auch in
verschiedenen Oberklassemodellen Verwendung.
„Carbonfasern sind sehr leicht und haben eine hohe Zugfestigkeit“,
sagt Dr. Rauch zu den Vorzügen des Materials. Für die Herstellung
braucht man spezielle Faserstränge aus Polyacrylnitril, von denen die
einzelnen Fasern etwa ein Fünftel so dick sind wie ein Menschenhaar.
Die Stränge werden erst oxidiert und dann bei 1.500 Grad Celsius
carbonisiert. Dabei verbrennt die Hälfte des Materials, die andere
Hälfte – die Carbonfasern – bleibt zurück. Für den Einsatz in
Sportwagen oder anderen Premiumfahrzeugen werden die Fasern
anschließend mit Siliciumcarbid kombiniert. Es entsteht ein
keramischer Verbundwerkstoff, aus dem sich sehr feste, zähe und
belastbare Bremsscheiben bauen lassen. Gegenüber klassischen
Grauguss-Bremsscheiben haben sie zahlreiche Vorteile: Sie packen
unter anderem schneller zu, verlieren auch bei kurz
aufeinanderfolgenden Bremsungen nicht an Kraft und haben eine sehr
hohe Lebensdauer.
Innovative Chemiefasern: das Material der Zukunft
Von besonderer Bedeutung ist Carbon für den Karosseriebau in der
Automobilindustrie. In Zukunft werden große Teile der Karosserie aus
Carbonfasern gefertigt. Bis zur serienmäßigen Einführung wird zwar
noch einige Zeit vergehen, dennoch gelten Carbonfasern als Material
der Zukunft. Mehrere große Automobilhersteller haben in den letzten
Jahren erhebliche Investitionen in diesem Bereich getätigt. Die
Absicht ist, den Leichtbau sowie die Produktion von modernen
Elektroautos weiterzuentwickeln. Durch den Einsatz von Carbonfasern
sinkt das Gewicht der E-Mobile, sodass diese mit einer einzelnen
Batterieaufladung weiterfahren können.
Doch auch weitere innovative Fasern und Garne aus der chemischen
Industrie sind für die Unternehmen von großem Interesse. So wird
derzeit unter anderem an textilen Beleuchtungssystemen geforscht.
Lichtleitende Chemiefasern aus Polycarbonat könnten in absehbarer
Zeit als indirekte, energiesparende Beleuchtung im Fahrzeuginneren
dienen. Auf diese Weise ließen sich Lichtquellen minimieren und
Fahrzeuginsassen könnten trotz geringerer Helligkeit Knöpfe und
Geräte sicher bedienen. Und wer weiß: Vielleicht geht die Entwicklung
künftig einmal andersherum. Dann könnte eine ursprünglich für
Straßenfahrzeuge entwickelte Technologie auch Funktionselemente in
einem Formel-1-Cockpit zum Leuchten bringen.
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