Schwerpunkt: Leichtbau

Logisch, die Formel 1. Dort war nicht nur immer schon das notwendige Geld vorhanden, sondern auch der Drang und die technische Kompetenz alles besser machen zu wollen, leichter und damit auch schneller. Die erste Anwendung von Kohlestofffaser-Gewebe gelang zwar in der Luftfahrt, im Jahr 1963 dem englischen Royal Aircraft Establishment, doch als McLaren Ende der 70er Jahre zusammen mit dem amerikanischen Flugzeug-Hersteller Hercules Aerospace mit Carbon zu experimentieren begann und 1981 mit dem MP4/1 das erste Formel-1-Fahrzeug mit einem CKF-Chassis auf die Räder stellte, erlebte die Verarbeitung von Kohlestofffasern ihren Durchbruch. Der MP4/1 war nicht nur leichter als die Konkurrenz, schon auch deutlich stabiler – wie sich schon Mitte Saison zeigte, als John Watson in Monza einen schrecklichen Unfall überlebte. McLaren blieb lange Jahre führend bei den Carbon-Monocoque – und schuf auch Kunstwerke wie den vielleicht schönsten der modernen Formel 1, den MP4/5.

McLaren ist auch heute noch ganz vorne, was die Verwendung von Carbon angeht. Unterdessen bei Monocage III angekommen, gehören die englischen Sportwagen zu leichtesten ihrer Gattung – und bieten ausgezeichnete Sicherheitsstandards. Die Briten haben Ende des vergangenen Jahres in Sheffield nun ihre eigene Fabrik eröffnet, in der sie Kohlestofffasern verarbeiten können – bis zu 5000 komplette Chassis können sie dort pro Jahr produzieren. Das ist aber nur ein erster Schritt, CEO Mike Flewitt betonte bei der Eröffnung, dass die Produktion auch weiter ausgebaut werden kann, ganz nach Bedarf. Das erste Resultat kann sich sehen lassen: der neue McLaren Senna, 800 PS stark, wiegt nur gerade 1198 Kilo – ein Porsche 911 wiegt bei halber Leistung mindestens 200 Kilo mehr. Flewitt: «McLaren setzt zu 100 Prozent auf Kohlefaserstoffe, nur so können wir die Gewichtsvorgaben, die wir uns selbst setzen und für grossartigen Fahrspass garantieren, auch erreichen».

Szenenwechsel, in das kleine Dörfchen San Cesario sul Panaro nördlich von Modena. Dort steht in einem ansonsten eher ärmlichen Industriequartier ein futuristisches Gebäude, mit dem sich der Argentinier Horacio Pagani ein Denkmal gesetzt hat. Hier werden die teuersten Serien-Autos der Welt gebaut, selbstverständlich von Hand – und unter Verwendung von ganz vielen Carbon-Teilen. Die Fabrik, die auch ein Museum ist (und einen Besuch wert), glänzt mit einer Carbon-Verkleidung, auf den Toiletten gibt es jede Menge Carbon (man darf sich vorstellen, wo auch…), und der grosse Meister selber fährt mit einem CFK-Fahrrad durch sein Reich.

Horacio Pagani hat für die Serien-Produktion von Automobilen mit einem hohen Kohlestofffaseranteil das geleistet, was der Flugzeug-Ingenieur Steve Nichols einst bei McLaren für die Formel 1 geschafft hatte: Er ist der Vorreiter. Pagani war als junger Ingenieur auf Empfehlung von Juan Manuel Fangio zu Lamborghini gekommen – und hatte dort Mitte der 80er Jahre das Potenzial der neuen Faserverbundwerkstoffe erkannt. Weil ihm aber niemand glauben wollte, kaufte er sich 1987 seinen eigenen Autoklaven, einen gasdicht verschliess- und beheizbaren Gasbehälter, in dem sich diese Kohlefaserstoffe in Form bringen und verarbeiten lassen. Und noch im gleichen Jahr noch stellte er der Welt sein erstes Ergebnis vor, bei dem sich der Einsatz der leichten Kohlestofffasern nicht nur auf Anbauteile und mächtige Optik beschränkte, sondern bei dem die komplette Struktur auf dem neuartigen Werkstoff aufbaute.

Der Lamborghini Countach Evoluzione war nicht weniger als eine Sensation. Ein Auto von umwerfender Hässlichkeit – und ein Meilenstein auf dem Weg zum modernen Supersportwagen. Paganis erster Wurf war beinahe unglaubliche 500 Kilogramm leichter als die Ausgangsbasis – und der Countach QV 5000 S war nicht unbedingt ein Auto, dem man übermässige Adipositas unterstellen konnte. Dazu kam eine auf 490 PS gesteigerte Motorleistung, was dem Evoluzione mit seinen fahrfertigen 980 kg zu einem Leistungsgewicht verhalf, von dem heute fast alle Hersteller nur träumen. Derjunge Ingenieur aus Südamerika verwendete damals bereits Techniken, wie sie noch heute state-of-the-art im Umgang mit Verbundwerkstoffen sind. So baute er die Fahrgastzelle mit Cockpit, Dach, Schottwänden und Aggregatetunnel als einteiliges Monocoque in honeycomb-Bauweise, also mit zur weiteren Gewichtseinsparung und besserer Aussteifung in die Kohlefasermatten eingelegten Aluminiumwaben. Dazu wurden sämtliche Hauben, Lufteinlässe und aerodynamischen Anbauteile aus der leichten Faser gebacken, nur die Türen und Kotflügel verblieben aus Aluminium, denn der Gewichtsvorteil war hier doch nicht signifikant genug.

Doch das 330 km/h schnelle Meisterstück war nicht nur in Hinblick auf das eingesetzte Material etwas ganz besonderes: Pagani stattete seine Machbarkeitsstudie zudem mit einem adaptiven Dämpfersystem aus, welches neben einer Höhenverstellung auch für deutliche gesteigerten Komfort sorgen sollte. Dazu kam ein ABS-System für bessere Beherrschbarkeit und ein Allradsystem mit vollvariabler Kraftverteilung zwischen Front und Heck. 1987! Erinnern Sie sich bitte einmal kurz an die Leistungsfähigkeit ihres Computers zu dieser Zeit zurück. Oder die Ihres Mobiltelefons.

Leider endete der Evoluzione an der Wand. Zu teuer seine Serienfertigung, zu gross die Angst der Entscheider, dass man das neue Material im Unfalle nicht reparieren könne und so die Kundschaft vergraule. Dann lieber den Entwickler. Und so gründete Horacio Pagani 1991 seine eigene Firma. Modena Design kümmert sich seitdem – Sie ahnen es – um Faserverbundwerkstoffe. Die Liste der belieferten Unternehmen ist lang und liest sich wie das who-is-who der Branche: Formel 1-Teams, Ferrari, Mercedes-Benz, Aprilia und so weiter. Nur ein Jahr nach seiner Selbstständigkeit wagte Pagani mit der Gründung der Pagani Automobili Modena den nächsten Schritt – den zum eigenen Auto. Und diese baut er bis heute mit einer unfassbaren Liebe zum Detail – und zu Kohlefaserstoffen. Horacio Pagani: «Carbon sieht nicht einfach nur wunderschön aus, auch die Berührung fühlt sich gut an».

Ja, bei Lamborghini sah man das damals schon richtig: Der Umgang mit dem leichten Gewebe hat auch seine Nachteile. Ja, die Kompositionen aus Composite sind sehr stabil – aber manchmal zu stabil, zu unnachgiebig, es beult nicht aus, sondern bricht. Reparaturen sind kaum möglich, es muss Ersatz her. Noch ein paar Probleme mehr: die Bearbeitung birgt gesundheitliche Risiken, die Entsorgung ist noch nicht zufriedenstellend geregelt. Aber einen Pagani oder einen McLaren Senna entsorgt man ja auch nicht. Und da sind da die Kosten, die heftig sind – und BMW wohl veranlasst hat, die Beteiligung am deutschen Marktführer SGL Carbon wieder abzustossen. Das ist insofern erstaunlich, weil Leichtbau in Zukunft eine immer grössere Bedeutung erhalten wird, denn die Rechnung ist ja ganz einfach: weniger Gewicht, weniger Verbrauch. Das gilt unbedingt auch für E-Fahrzeug: es kursiert ja gerade die Mär, dass es bei diesen nicht auf das Gewicht ankomme, dass schwerer sogar besser sei, weil: mehr Rekuperation. Das mag für die Rekuperation ja sogar stimmen, für die Beschleunigung allerdings nicht, ist also kompletter Unfug.

Noch einmal ein Szenenwechsel: Nur wenige Kilometer nördlich von San Cesario, in Sant’Agata Bolognese, steht ein weiteres Kompetenz-Zentrum des automobilen Leichtbaus und der Verarbeitung von CFK. Lamborghini hat sich spät, aber letzlich erfolgreich vom Abgang von Horacio Pagani erholt und – mit Geld des Mutterhauses Audi – eine eigene Abteilung aufgebaut, die sich mit der Erforschung und Herstellung vom Composite-Materialien beschäftigt. Die Italiener gehen ihren ganz eigenen Weg: Während McLaren und Pagani hauptsächlich mit Kohlestofffasern operieren, die in eine Matrix aus Kunstharz eingebettet und dann bei hohen Temperaturen in Form «gebacken» werden, arbeitet Lamborghini mit einer Art «Schlamm». So lassen sich ganz neue Formen erschaffen – die bisherige Verarbeitung mit von Hand ausgerichteten Matten, die ihre Festigkeit durch die übereinander liegenden Strukturen erhalten und viel Nachbearbeitung brauchen, ist im Verfahren von Lamborghini nicht mehr nötig, die Teile lassen sich industriell fertigen. Nachdem schon verschiedene Einzelmodell und Kleinstserien mit einem hohen Kohlestofffaseranteil waren, können unterdessen dank «forged composites» auch grössere Serien mit diesen Materialien versorgt werden, aktuelles Beispiel ist der Huracan Performante. «Für Lamborghini bedeuten diese leichten und extrem beanspruchbaren Materialien die Zukunft», sagt Lamborghini-Boss Stefano Domenicali, «sie helfen uns auch, den immer strengeren Sicherheitsanforderungen zu entsprechen».

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Der Beitrag Kompositionen aus Composite erschien zuerst auf radicalmag.