Ökologische Bewertung von Leichtbau in Fahrzeugkonzepten: Vergleich ausgewählter Komponenten

Kurzfassung

Innovative, wettbewerbsfähige Leichtbauprodukte für den Fahrzeugbau lassen sich heutzutage nur durch maßgeschneiderte Werkstoffanwendungen und Fertigungstechnologien bewältigen. Welche Leichtbaustrategie hierei letztlich den Ausschlag gibt, hängt von vielen Faktoren ab, im speziellen vom angestrebten Ziel bzw. vom jeweiligen Betrachter. In der vorliegenden Arbeit wird eine ökologische Bewertung von Leichtbau in Fahrzeugkonzepten anhand von ausgewählten Bauteilkomponenten durchgeführt, zumal die gesetzlichen Anforderungen, bedingt durch die steigenden Umweltschäden, weiter zunehmen. Ein naheliegender Grund für den "ökologischen Leichtbau" am PKW ist hierbei vor allem den Kraftstoffverbrauch und die damit verbundenen Emissionen in der Nutzungsphase zu verringern. Zum Anderen sind aber auch in der Herstellungsphase - neben den eingesparten Rohstoffen - neue energiesparende Fertigungstechnologien einzusetzen, sowie in der Entsorgungsphase Werkstoffe bzw. ganze Bauteile zu recyceln. In jedem Fall ist dabei die Wahl des Werkstoffes ausschlaggebend, da alle anderen Entscheidungen entlang des Produktlebensweges davon abhängig sind. So werden im Rahmen dieser Analyse Werkstoffvarianten wie konventioneller Stahl, höherfester Stahl, kohlefaserverstärkter kunsttoff sowie der Werkstoffverbund Wellpappe-Polycarbonat-Folie am Beispiel eines Fahrzeugdachs der Kompaktklasse im Hinblick auf ihr Potenzial zur Verbesserung der Umweltverträglichkeit untersucht. Aufgrund der hohen Gewichtseinsparung schneidet der WP-PC-Verbund - mit Ausnahme des Ressourcenabbaus - in fast allen Umweltkategorien besser ab als die restlichen Varianten. In der Herstellungsphase führt das CFK-Dach mit einem zehnmal höheren Energieaufwand (858 kWh). Den Hauptanteil des Energieverbrauchs stellt allgemein die Werkstoffherstellung. Die Nutzungsphase steht in enger Korrelation mit der Gewichtseinsparung des jeweiligen Bauteils, wobei hier eine angenommene Lebensdauer von 140.000 km unterstellt wurde. Durch Modifikation der beiden Parameter Fahrleistung und Dachtyp konnte festgestellt werden, dass das CFK-Dach den Aufwand der Herstellungsphase im Vergleich zum Referenzdach bei einem Verbrauch von 5,5 l pro 100 km schließlich ab 320.937 km kompensiert. Allerdings ist eine Priorisierung, wie sie hier für den WP-PC-Verbund erfolgte, nach wie vor gegeben und behält diese Position auch nach Variationen der Parameter bei. Die Entsorgungsphase hat grundsätzlich keinen nennenswerten Einfluss, zumal hier weiterer Handlungsbedarf, im Hinblick auf mögliche Recyclingoptionen, notwendig ist. Dennoch ist die derzeitige Diskussion vor dem Hintergrund der Gesetzgebung über eine Präferenz von Leichtbau gegenüber Reycling im Fahrzeugbau zu überdenken.